Házi készítésű napkollektoros rendszer elemzése

Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék

Tudományos diákköri dolgozat:

Házi készítésű napkollektoros rendszer elemzése

Készítette: Piukovics István HKKFTL Témavezető: Bokor Balázs Konzulens: Varga Pál Budapest, 2015. 10. 18.


2015. 10. 18.

Tartalom Bevezetés................................................................................................................................................. 3 Előzmények ............................................................................................................................................. 3 Tájékozódás a napkollektorokról ............................................................................................................ 3 A rendszer tervezése és kivitelezése ....................................................................................................... 4 A kollektorok felépítése....................................................................................................................... 5 A kollektorok integrálása a tetőszerkezetbe ....................................................................................... 7 A rendszer kapcsolása ............................................................................................................................. 8 Kollektorok beüzemelése ...................................................................................................................... 10 A megépült napkollektoros rendszer működésének vizsgálata ............................................................ 11 Diagramokból levonható következtetések ........................................................................................ 13 Térfogatáram méréséből levonható következtetések ...................................................................... 17 A keringetett közeg áramlásának vizsgálata: ................................................................................ 19 Az áramló közeg sebességének számítása ........................................................................................ 20 Reynolds szám számítása .................................................................................................................. 21 A kollektor teljesítménye .................................................................................................................. 23 Rendszer továbbfejlesztési lehetőségei ................................................................................................ 26 Összegzés............................................................................................................................................... 27 Irodalomjegyzék: ................................................................................................................................... 28

2

Piukovics István


2015. 10. 18.

Bevezetés Dolgozatomban egy olyan

napkollektoros használati meleg

vizet előállító

berendezéssel foglalkozom, amelyet saját magam terveztem és kiviteleztem. A berendezés jelenleg is működik, üzemi jellemzőinek méréseit felhasználva szeretném üzembiztonságát és hatékonyságát javító továbbfejlesztett változatát kialakítani.

Előzmények 2012 tavaszán kezdett bele a családunk egy saját családi ház építésébe. Célul tűztük ki a minél kisebb energia felhasználást. Legcélszerűbbnek látszott valamilyen napenergia hasznosító rendszer telepítése. Első lépésként elkezdtem interneten keresni a napkollektoros rendszereket, de hamar elment a kedvem, mert elég drágának ítéltem a kereskedelmi forgalomban kapható berendezéseket. Anyagi helyzetünk ezt nem engedhette meg, így a saját kivitelezésben készült napkollektoros megoldás tűnt az egyedüli reális lehetőségnek. Az érdeklődésem mindig élénk volt műszaki dolgok iránt, de még gimnazista voltam, és csak terveztem, hogy jelentkezem a Műegyetemre. Először a szakirodalomban igyekeztem tájékozódni a rendszer felépítéséről, működéséről és ez nem tűnt túl bonyolultnak. Találtam videókat, házilag kivitelezett berendezésekről. Ez nagyon megtetszett, és mivel szerettem barkácsolni, elhatároztam, hogy a kezdők önbizalmával én is belevágok egy saját készítésű napkollektoros használati melegvíz-előállító rendszer megépítésébe.

Tájékozódás a napkollektorokról Több olyan videót találtam, amelyek arról szóltak, hogy rézlemezre forrasztott lágy réz csőkígyóból alakították ki a feketére festett hőelnyelő felületet. Tanulmányoztam a rézlemezek és a rézcsövek árait, de sajnos még így is elég drágának bizonyultak. Végül találtam olyan üzletet, ahol lehetett külön csak abszorbert vásárolni és ráadásul nem is olyan drágán. A rézlemezek és csövek hosszadalmas forrasztása helyett lehetőség nyílt alumínium abszorbert készen venni kb. ugyanannyiért, amennyibe a réz alapanyag került volna. A réz ugyan jobb hővezető képességű (401 W/mK), de az olcsóbb alumínium (237 W/mK) is jó megoldásnak látszott, mivel ebben sűrűbben voltak a csövek.

3

Piukovics István


2015. 10. 18.

Az interneten találtam cikkeket a napkollektorok tájolásáról és elhelyezéséről, ahol leírták, hogy 45ᵒ-os hajlásszöggel és déli tájolással a legcélszerűbb a kollektorokat elhelyezni. A mi tetőnk 60ᵒ-os és természetesen nem pont déli tájolású, hanem a délitől kb. 30ᵒ-kal kelet felé néz.

1. ábra: Napsugárzás a tájolás és a tető dőlésszög függvényében. [1] Az optimális megoldáshoz képest nyilvánvalóan kompromisszumokra kényszerültem. Az 1. ábráról látható, hogy egész évre nézve kb. 10%-ka lesz így rosszabb a hatásfoka mintha tökéletesen déli tájolású lenne. Ez nem okoz problémát, mert a meredek tető azt eredményezi, hogy késő őszel és kora tavasszal érkezik pont derékszögben a napsugárzás. Így akkor a legnagyobb a kollektor hatásfoka amikor a legnagyobb szükség van rá.

A rendszer tervezése és kivitelezése A lehetőségeket mérlegelve arra jutottam, hogy a rendszer megtervezése nem jelent nagy gondot. A még nem teljesen elkészült családi ház fűtését fatüzelésűre tervezték, egy vízteres kandalló képezte a fűtési energiaellátás alapját. A napkollektorokkal csupán rásegítő jellegű fűtést kívántunk megvalósítani, elsősorban a fűtési főidényen kívüli hűvösebb tavaszi és őszi napokon. A kollektorok alapvető feladata a használati melegvíz előállítása, és a

4

Piukovics István


2015. 10. 18.

legkevésbé napfényes téli időszakokban a fatüzelésű vízteres kandallónak kell a kollektorokat helyettesíteni. A rendszert arra kell méretezni, hogy az átmeneti időben is termelje meg a szükséges HMV-t és ha, lehet segítsen a fűtésben. A nyári a HMV-igényt teljes mértékben a napkollektorok látják el, nincs lehetőség elektromos rásegítésre.

A kollektorok felépítése A kollektorokat kétrétegű argongázzal töltött üvegezéssel terveztem felszerelni, hogy a rendszer alacsony külső hőmérséklet mellett is jó hatásfokkal tudjon üzemelni, mint például az átmeneti időszakban. Nagy kérdés volt, mekkora méretű abszorber-felület és mekkora tartálytérfogat szükséges. Az ezzel foglalkozó szakcikkek 40-50 liter meleg vízzel számolnak fejenként [2], de édesapám felhívta a figyelmemet a családunk sajátos fürdési szokásaiból következő nagyobb vízigényre. Nálunk legtöbben fürdőkádban szoktak fürödni, amihez fejenként legalább 130150 liter víz szükséges. Mivel öten vagyunk testvérek, héttagú családunk legalább 10m2 kollektort és egy 700 literes tárolót igényel. Tehát itt az irodalomban közölt átlagigényekkel végzett számítás helyett az atyai jó tanácsra hagyatkoztam. Mivel a kollektor a házzal egy időben épült, ezért úgy terveztem, hogy a kollektor nem a cserepek felett lesz elhelyezve, mint a legtöbb esetben, hanem a tető síkjába integrálva. Ekkor a szükséges cserép mennyisége csökkenthető, valamint télen a kollektor lehűlő felülete sokkal kisebb lesz, mert a hátoldalán nem a külső levegőhőmérséklettel érintkezik. Egyúttal esztétikusabb is, ha nem ugrik ki a tető síkjából. A rendszerhez 7 db abszorbert vásároltunk. Ezek 1,5 m2-es török gyártmányú alumínium abszorberek, melyeknek a tetején és az alján egy gyűjtővezetékbe csatlakozik a 12 db párhuzamos cső (2. ábra). A kétrétegű 16 mm-es, argongázzal töltött hőszigetelő üveget is beszereztük, ami viszonylag nagy költség, de cserében várható, hogy alacsony hőmérsékleten is jól fog üzemelni a kollektor.

5

Piukovics István


2015. 10. 18.

2. ábra: Alumínium abszorber geometriája és fotója. [3]

A kivitelezés nem volt egyszerű feladat, de mivel van 4 fiútestvérem, így megbirkóztunk vele. Először felhelyeztük az abszorbereket, ezután következett azok bekötése. Ehhez egy vízvezetékszerelő ismerősömet hívtam el, hogy tanácsot kérjek. Ő azt javasolta, hogy ötrétegű csövet használjak, mert azzal nagyon egyszerű bánni. Pár perc alatt megmutatta ennek használatát utána már önállóan végeztem a munkát. Az irodalmakban azt találtam, hogy Gebo-csővel kell szerelni a kollektorokat az esetlegesen kialakuló magas hőmérséklet miatt. Gyakorlati tapasztalatai alapján azt mondta, hogy ebben soha nem lesz olyan meleg víz, hogy az ötrétegű cső ne bírja. Mivel úgy tudtam nagy gyakorlattal rendelkező szakember, megfogadtam tanácsait, és beszereztem a csatlakozókat és csöveket. 20x2-es ötrétegű csövet vettem, hozzá kulcsos idomokat és a tömítésekhez teflonszalagot. Igaza volt, mert nagyon könnyű volt összekötni a kollektorokat, ezzel a csővel viszonylag egyszerűnek bizonyult a szerelése. Ahogy készen volt a csőszerelés, rákötöttem egy kerti öntöző gumicsövet, egyrészt, hogy megnézzem hol ereszt esetleg a tömítés, másrészt nagyon kíváncsi voltam a kifolyó víz hőmérsékletére. Pár helyen csöpögött a teflonszalagnál azokon még kellett húzni és a

6

Piukovics István


2015. 10. 18.

tömítetlenség megszűnt. A víz hőmérsékletével pedig nagyon meg voltam elégedve, érezhetően melegebb víz jött a túlsó végén ki.

A kollektorok integrálása a tetőszerkezetbe Párnafákat csavaroztam a szarufákra, majd erre egy gumi alátétszalagot, hogy legyen mire felfektetni az üvegtáblákat (3.ábra). Az üvegek felhelyezése nem volt könnyű, mert nem csak nehezek voltak, de nagyon kellett vigyázni, hogy össze ne törjenek. Akkoriban jártam falat mászni és volt minden felszerelésem, ennek segítségével biztonságosan tudtunk dolgozni a bátyámmal, és helyére emeltük a 200x90 cm-es üvegtáblákat. Az üvegtáblák gumírozott alumínium profilokkal rögzítettük a stabilitás és vízszigetelés céljából. Sajnos az építésről nem készült fotó, ezért csak a kész állapotot tudom megmutatni.

3. ábra: kollektor tetőbe integrálása.

3. ábra: a kollektor tetőbe integrálása

7

Piukovics István


2015. 10. 18.

4. A már elkészült kollektor a tetőn.

A rendszer kapcsolása Ezek után már csak a belső szerelés volt hátra. Bekötöttem a szivattyút, nyomásmérőt, lefuvató szelepet, tágulási tartályt, és a HMV tároló csőkígyóját. A tárolóban 2 spirális hőcserélő van egymás fölött és úgy szereltem a rendszert, hogy golyós csapokkal lehessen állítani, a kollektor vagy a kandalló legyen az alsó vagy a felső hőcserélőre kötve.

8

Piukovics István


2015. 10. 18.

5. Rendszer kapcsolási ábra Az 5. ábrán látható módon összekötött 7db egyenként 1,5 m2-es felületű abszorber és a HMV tárolóba beépített H1 hőcserélő zárt folyadékkört alkot, amelyben az SZ jelű szivattyú keringeti a hőhordozó közeget. A rendszer működéséhez szükséges a szivattyú előtt bekötött tágulási tartály kompenzálja a hőhordozó közeg hőmérsékletváltozás hatására bekövetkező térfogatváltozását. Az L jelű lefuvató szelepre azért van szükség, mert az esetleg túlmelegedő rendszert védi a kialakuló túlnyomástól. Ennek vezetékére csatlakozik az M jelű manométer a

9

Piukovics István


2015. 10. 18.

nyomásszint mindenkori ellenőrzésére. Itt van lehetőség a HHV1 gömbcsapon keresztül a rendszer használati hidegvízzel való feltöltésére. A hőszigetelt HMV tartály térfogata 700 liter és az ebbe beépített H1 és H2 spirális hőcserélők különböző kapcsolásban üzemelnek téli és nyári üzemmódban. Az átkapcsolásokat a G1, G2, G3, G4 jelű golyóscsapokkal lehet megvalósítani. Nyári üzemben a G1 és G3 gömbcsapok zárva vannak így kollektorok a H1 hőcserélőt látják el, míg a H2 hőcserélőre ráköthető az épület fűtését ellátó vízteres fatüzelésű kandalló egy tartósabb borús periódus esetén szükségmegoldásként. Elektromos vagy gázzal történő melegítésre nincsen lehetőség. Téli üzem esetén a H2 hőcserélőt kötjük a kollektorokra a G2 és G4 gömbcsapok lezárásával valamit a G1 és G3 gömbcsapok nyitott állásával. Ilyenkor a vízteres kandalló a H1 hőcserélőn keresztül melegíti a HMV tárolót. Erre azért van szükség, hogy a tartály egész térfogatát ki tudjuk használni télen és nyáron. Felmerül a kérdés, hogy ha a kollektor hőcserélője alatt van egy másik hőcserélő, akkor a kollektor már nem tudja hova leadni a hőt, ha a fölötte lévő tétfogatot már felmelegítette az alsó hőcserélő. De attól hogy a kollektor hőcserélője a tartályban feljebb van, mint a kandalló hőcserélője ez nem jelenti azt, hogy a kollektor télen ne tudna rásegíteni a HMV termelésre. Ez azért van, mert a kandallót legtöbbször a késő délutáni órákba fűtjükbe és ha délbe süt a nap, akkor a tartálynak abba a részébe már hideg víz van, mert előző nap este azt elfogyott. Tehát egy napos téli napon előfordulhat az, hogy a kollektor felfűti a HMV tartály felső ¾-ed részét és az alsó ¼-ed részt pedig késő délután, amikor begyújtunk a kandallóba a kandalló felmelegíti. A HMV tartályt a HHV2 gömbcsapon keresztül látjuk el hideg vízzel, amely a tartályban felmelegedve a tartály tetejéről induló HMV vezetéken át jut a kifolyókhoz (konya, fürdőszobák, mosdó).

Kollektorok beüzemelése A beüzemeléskor hálózati csapvízzel töltöttem fel a rendszert a HHV1 golyóscsap nyitásával, hogy ellenőrizzem, megfelelően tömítenek-e a beépített könyökök, szelepek, egyéb szerelvények. Ez a házilag kivitelezett nyomáspróba kedvező eredménnyel zárult: a rendszer sehol nem csöpögött. A sikeres nyomáspróbát követően a kollektor felső részén szétszereltem az FT csatlakozást részben feltöltöttem a rendszert glikollal majd összeszereltem. A szükséges glikol mennyiségét úgy határoztam meg, hogy az abszorber adatlapjáról tudtam annak térfogatát valamit tudtam a beépített cső hosszát így az egész

10

Piukovics István


2015. 10. 18.

rendszer össztérfogatát is. Ennek vettem a 40%-át ami kb. 10 L gliokolt jelentett. Ezután összeszereltem és a maradék térfogatot vízzel töltöttem fel a G5 szelepen keresztül. Sok levegő maradt benne, de a tetejére szerelt automata légtelenítők rövid időn belül légtelenítették a rendszert. A keringető szivattyú három különböző fokozaton működhet. A beüzemeléskor az 1-es fokozatra tettem a szivattyút, de később megpróbáltam kisebb fokozaton használni és nem láttam nagy különbséget az üzemállapotok között így energiatakarékossági célokból az 1-es fokozatot választottam. A megvásárolt vezérlő egység helyett a szivattyú vezérlésére a CST jelű csőtermosztátot szereltem rá közvetlenül az egyik abszorber hátoldalára, mert nem tudtam beüzemelni a PLC vezérlőt. A csőtermosztátot úgy állítottam be, hogy kb. 40 oC-on kapcsol be illetve ki. Az ideiglenes megoldás jól bevált látszólag jól üzemel a rendszer ezért nem cseréltem le.

A megépült napkollektoros rendszer működésének vizsgálata Az itt bemutatott napkollektoros rendszert autodidakta ismeretszerzésre alapozva valósítottam meg. Egyetemi tanulmányaim alatt jöttem rá, hogy az intuitív megoldás működőképessége nem egy esetben a szerencsén is múlt. Ez vezetett arra a gondolatra, hogy műszeres vizsgálattal ellenőrizzem a rendszer működését valamint esetleges hibáit az egyetemen megszerzett ismereteim birtokában korrigáljam. Hőmérséklet méréseket végeztem a rendszer célszerűen kiválasztott pontjaiban, valamit egy vízórával térfogatáramot is mértem. A mérésekhez az Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék biztosított számomra 3 db 4 csatornás Testo 175/177 típusú hőmérséklet mérő műszert, melyeknek digitális vezérlő és adatfeldolgozó egysége 5 percenként mentettek adatokat (6. kép). Ezeket az adatokat 20 naponta számítógépre mentettem, Excelben feldolgoztam és ábrázoltam.

11

Piukovics István


2015. 10. 18.

6. Fotók a mérési helyekről és a mérőről. A szigetelt HMV tartály belsejében találhatók a kapcsolási ábrának megfelelően a T1, T2, T3, és T4 jelű hőmérséklet mérési pontok felülről lefelé haladva egyenletes osztás közzel. A hőcserélőtől a szivattyúhoz vezető csőágban mértem a T5 pontbeli hőmérsékletet, míg a kollektorokból a hőcserélőkhöz vezető szakaszon választottuk ki a T6 mérőhelyet. A T7 pont azon a csővezetéken helyezkedik el ami a HMV tartályból vezet a kifolyókhoz. Valamennyi hőmérséklet mérő hely úgy lett kialakítva, hogy a mérendő folyadékkal közvetlenül nem érintkezik, viszont jó hővezető képességű réz szerelvények külső felületére illeszkednek. Ezeket a mérési pontokat mindenhol hőszigetelő borítással fedtem le, hogy a külső levegő hőmérséklete minél kevésbé befolyásolja a mérést. A réz kedvező hővezetési tényezője (403 W/mK) elhanyagolható mértékben változtatja meg a hőmérsékletmérés eredményét.

12

Piukovics István


2015. 10. 18.

Diagramokból levonható következtetések A mért hőmérsékleteket tartalmazó rendkívül terjedelmes Excel táblázatokat nem mellékelem, ehelyett heti bontásban diagramokon ábrázolom az eredményeket. Az egyes hőmérséklet mérő helyeken kapott eredményeket különböző színű görbék ábrázolják. A 7. ábrán egy egyhetes periódus hőmérséklet eloszlását láthatjuk.

Összesítő 2015.08.09-16. 80.00 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00

-10.00

2015.08.09. 0:03:18 2015.08.09. 4:33:18 2015.08.09. 9:03:18 2015.08.09. 13:33:18 2015.08.09. 18:03:18 2015.08.09. 22:33:18 2015.08.10. 3:03:18 2015.08.10. 7:33:18 2015.08.10. 12:03:18 2015.08.10. 16:33:18 2015.08.10. 21:03:18 2015.08.11. 1:33:18 2015.08.11. 6:03:18 2015.08.11. 10:33:18 2015.08.11. 15:03:18 2015.08.11. 19:33:18 2015.08.12. 0:03:18 2015.08.12. 4:33:18 2015.08.12. 9:03:18 2015.08.12. 13:33:18 2015.08.12. 18:03:18 2015.08.12. 22:33:18 2015.08.13. 3:03:18 2015.08.13. 7:33:18 2015.08.13. 12:03:18 2015.08.13. 16:33:18 2015.08.13. 21:03:18 2015.08.14. 1:33:18 2015.08.14. 6:03:18 2015.08.14. 10:33:18 2015.08.14. 15:03:18 2015.08.14. 19:33:18 2015.08.15. 0:03:18 2015.08.15. 4:33:18 2015.08.15. 9:03:18 2015.08.15. 13:33:18 2015.08.15. 18:03:18 2015.08.15. 22:33:18

0.00

Kollektorból kilépő

Kollektorba belépő

ΔT

Tartály 1

Tartály 2

Tartály 3

Tartály 4

HMV

7. diagram: egy hetes mérési eredmény augusztusban A 8. ábrán ugyanennek a hétnek egy jellemző két napos intervalluma szerepel az időintervallumok jobb behatárolása érdekében.

13

Piukovics István


2015. 10. 18.

2015.08.09-10. 80.00 70.00 60.00

50.00 40.00 30.00 20.00 10.00

-10.00

2015.08.09. 0:03:18 2015.08.09. 1:23:18 2015.08.09. 2:43:18 2015.08.09. 4:03:18 2015.08.09. 5:23:18 2015.08.09. 6:43:18 2015.08.09. 8:03:18 2015.08.09. 9:23:18 2015.08.09. 10:43:18 2015.08.09. 12:03:18 2015.08.09. 13:23:18 2015.08.09. 14:43:18 2015.08.09. 16:03:18 2015.08.09. 17:23:18 2015.08.09. 18:43:18 2015.08.09. 20:03:18 2015.08.09. 21:23:18 2015.08.09. 22:43:18 2015.08.10. 0:03:18 2015.08.10. 1:23:18 2015.08.10. 2:43:18 2015.08.10. 4:03:18 2015.08.10. 5:23:18 2015.08.10. 6:43:18 2015.08.10. 8:03:18 2015.08.10. 9:23:18 2015.08.10. 10:43:18 2015.08.10. 12:03:18 2015.08.10. 13:23:18 2015.08.10. 14:43:18 2015.08.10. 16:03:18 2015.08.10. 17:23:18 2015.08.10. 18:43:18 2015.08.10. 20:03:18 2015.08.10. 21:23:18 2015.08.10. 22:43:18

0.00


Kollektorba balépépő

ΔT

Tartály 1

Tartály 2

Tartály 3

Tartály 4

HMV

8. diagram: 2 nap kinagyítva a 7. diagramból A diagramokról rendkívül jellemző, általánosításokra is módot adó információkat kapunk. A napi periodicitás nem eredményez tökéletesen egybevágó, ismétlődő görbeszakaszokat, de jellegre sok hasonlóság fedezhető fel. A mindennapi átlaghőmérséklet, az égbolt tiszta vagy borult jellege, a melegvíz fogyasztás változásai nyilvánvaló különbségeket hoznak a napról-napra változó görbe alakokon. Jól megfigyelhető, hogy a kollektorból kiáramló víz hőmérsékletét jelző görbeszakaszok szinte azonos mértékben és meredekségben kezdődnek a reggeli 7:30 körüli időpontban és jellemzően 13:30-kor érik el maximumukat. Ez annak a következménye, hogy a kollektorok tájolása jellegzetesen délkeleti és a 13:30 után egyre csökken a napsugarak beeső szöge és melegítő hatása. Ezt követően egy enyhébb meredekségű csökkenő görbe ág következik. Nem csupán a

14

Piukovics István


2015. 10. 18.

kollektorokból kilépő pirossal jelzett hőmérséklet csökken, hanem hasonló jelleggel változik a kollektorba beáramló közeg hőmérséklete is. Még megfigyelhető ezen a szakaszon is a kollektor melegítő hatása, de ahogy a délután előre halad a kiáramló és a beáramló közegek hőmérsékletének különbsége nullához konvergál. Ez a hőmérséklet csökkenés kb. este 7 - 8 óráig figyelhető meg változatlan jelleggel. A jelenség azzal magyarázható, hogy a kollektorokra kb. délután 4-5 óráig süt a Nap, de már csak nagyon kicsi beesési szöggel. Ezért itt már csak 3-4 oC-os hőmérséklet különbség van a belépő és a kilépő közeg között. Ezután amikor már nem éri napsütés a kollektorokat akkor pedig a kollektorok körüli 30 cm vastag kőzetgyapot szigetelésben tárolódik annyi hő, 2-3 órán keresztül úgy látszik a diagramból mintha még sütné a nap a kollektorokat mert minimális 1-2 oC-os hőmérséklet különbség még megfigyelhető. Ugyanakkor azt tapasztaljuk, hogy a T1 és T2 hőmérsékletek, tehát a tartály felső zónájának hőmérséklete sokkal kisebb mértékben csökken. A legfelső zóna magas hőmérséklete reggelig is kitart alig 4 oC-ot csökken. Ahogy nő a melegvíz-felhasználás, először a T3 majd fokozottabb mértékben a T4 hőmérséklet csökken, hiszen a HMV tartályba hidegvízutánpótlás érkezik. A tartályban a folyadék sűrűség szerinti réteges elhelyezkedést mutat. Legalul a legnagyobb sűrűségű hideg víz helyezkedik el és fokozatosan helyezkednek el közel állandó rétegekben a melegebb hőmérsékletű folyadék rétegek. Ez a réteges hidrosztatikus elhelyezkedés arra mutat, hogy nincsenek jelentős temokonvekciós áramlások a tartályon belül. A HMV tartályban tehát a hőmérséklet szerinti rétegződés stabil. Egy rendkívül érdekes hőmérséklet-változás következik be az éjjeli órákban a lehűlés befejeztével. A kollektorból kilépő közeg hőmérséklete melegedni kezd a belépő hőmérséklet csökken és ez néhány (3-6) órás intervallumban játszódik le. A szivattyú ebben az időszakban nem üzemel. A jelenség magyarázatául azt feltételezhetjük, hogy a rendszerben megfordul az áramlás iránya. Ekkor a tartályból fordított irányban a kollektorok felé halad a melegebb közeg, a kollektorban a hűvös éjszakai levegő, és a hősugárzás az égbolt felé lehűti azt és a szivattyún valamint a beáramló csőágon át vissza áramlik a tartályba. A jelenség természetesen akkor nem tapasztalható, ha a HMV tartály alsó észe ahol a hőcserélő elhelyezkedik már kihűlt, mert ekkor nincs ami beindítsa a folyamatot. Arra sajnos nem találtam magyarázatot, mi okozza azt, hogy ekkor a kollektorba belépő közeg hőmérséklete 1-

15

Piukovics István


2015. 10. 18.

2 oC-kal magasabb, mint a kilépő közegé. Azt feltételezem ilyenkor áll a közeg a rendszerben, mert nincs semmi indok arra, hogy beinduljon bármiféle keringés. Megfigyelhető a 8.-as diagramon, hogy a délelőtti növekvő hőmérsékletű intervallumban a HMV tartály mind a négy hőmérséklet mérő helyén szinte párhuzamosan haladnak a görbék, meredekségük alig különbözik. A csökkenő szakaszon viszont markánsan eltér a hőmérséklet változásának jellege. Ennek oka a HMV fogyasztás, ami azt eredményezi, hogy a tartály alsó felébe hideg víz áramlik. Ennek mértéke nagyban függ a HMV fogyasztás mennyiségévtől, minél több melegvíz fogy, annál jobban esnek a hőmérsékletek a tartályban, ez jól megfigyelhető gyakorlatilag bármelyik diagramon, ahol van jelentősebb HMV fogyasztás.

Összesítő 2015.08.17-23. 80.00 70.00



ΔT

Tartály 1

Tartály 2

Tartály 3

Tartály 4

HMV

60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00

2015.08.17. 0:03:33 2015.08.17. 4:33:33 2015.08.17. 9:03:33 2015.08.17. 13:33:33 2015.08.17. 18:03:33 2015.08.17. 22:33:33 2015.08.18. 3:03:33 2015.08.18. 7:33:33 2015.08.18. 12:03:33 2015.08.18. 16:33:33 2015.08.18. 21:03:33 2015.08.19. 1:33:33 2015.08.19. 6:03:33 2015.08.19. 10:33:33 2015.08.19. 15:03:33 2015.08.19. 19:33:33 2015.08.20. 0:03:33 2015.08.20. 4:33:33 2015.08.20. 9:03:33 2015.08.20. 13:33:33 2015.08.20. 18:03:33 2015.08.20. 22:33:33 2015.08.21. 3:03:33 2015.08.21. 7:33:33 2015.08.21. 12:03:33 2015.08.21. 16:33:33 2015.08.21. 21:03:33 2015.08.22. 1:33:33 2015.08.22. 6:03:33 2015.08.22. 10:33:33 2015.08.22. 15:03:33 2015.08.22. 19:33:33 2015.08.23. 0:03:33 2015.08.23. 4:33:33 2015.08.23. 9:03:33 2015.08.23. 13:33:33 2015.08.23. 18:03:33 2015.08.23. 22:33:33

0.00

9. diagram: egy felhős időszak hétfőtől csütörtökig A hosszabb távú megfigyelések jól jelzik, ahogy borús, csapadékos napokon a rendszer átlag hőmérséklete monoton csökken. Ezt tapasztalhatjuk például az augusztus 17-20. közötti időszakban, amit a 9-es diagramon mutatok be. A tartály annyi meleg vizet tárolt, hogy a

16

Piukovics István


2015. 10. 18.

második borús napon még 40 oC-os a HMV tartály felső része. Ugyancsak megfigyelhető, hogy a napi hőmérséklet maximumok csökkennek az ősz közeledtével. Megjegyzendő még, hogy a tartályhőmérsékleteket mérő adatgyűjtő T1 csatornája szeptemberben

meghibásodott

és

irreális

adatokat

jelzett.

Így

a

szeptemberi

méréssorozatban a tartály tetején nem tudjuk a hőmérsékletet.

Térfogatáram méréséből levonható következtetések Hőmérséklet méréseken kívül fontos a keringetett folyadék térfogatáramának mérése is, mert ennek az ismeretében lehet teljesítményt és áramlási veszteségeket is számolni. A folyadék és a csőfal közötti hőátadás a Reynolds számnak is függvénye. A Reynolds szám meghatározásához ismernünk kell a csőben áramló közeg keresztmetszeti átlagsebességét. Ez a térfogatáram és a cső keresztmetszetének hányadosaként számítható. A rendszerben fellépő áramlási ellenállások számítására is szükség van a Reynolds számra. A napkollektorban és a rá csatlakozó rendszerben kialakuló fizikai folyamatok tisztán látása, például a keringető szivattyú és a csővezeték munkapontjának ismerete is igényli a térfogatáram meghatározását. Mérést a csővezeték megbontásával egy ZENNER DE-07-MI001-PTB010 vízóra ideiglenes beépítésével valósítottam meg. A vízóra 2,5 m3/h térfogatáramot tud mérni így az bőven több a várt térfogatáramnál. A szivattyút vezérlő csőtermosztátot kikötöttem a rendszerből így biztonsággal tudtam több órás méréseket végezni úgy, hogy a szivattyú keringeti a vizet a kollektorokban. 12 órás mérést végeztem, hogy a leolvasási hiba minél kisebb legyen. 5,028 m3 vizet mért a vízóra így 0,419 m3/h térfogatáram adódik. A szivattyú I. fokozatba volt kapcsolva (egész nyáron ebben a fokozatban ment a szivattyú). Végeztem még egy egy mérést a II.-es és III.-as fokozatban is, hogy a szivattyú jelleggörbén be tudjam jelölni a munkapontokat. A méréskor a rendszer vízzel volt feltöltve, aminek kisebb a viszkozitása normál esetben, mint az etilén-glikol oldatnak. Csakhogy a mérést október 28-án éjszaka végeztem, amikor megközelítőleg 10 0C volt a külső hőmérséklet. A 10. diagramon az látható, hogy a 10 0C-os

tiszta víz kinematikai viszkozitása ugyanakkora, mint a 70 0C-os 44 %-os etilén-glikol

oldaté. Tehát nincs különbség a rendszer nyári üzeme és a méréskori üzem között a kinematikai viszkozitás szempontjából. Ezért a mért térfogatáramot használom a további számításokhoz.

17

Piukovics István


2015. 10. 18.

10. Etilén-glikol oldalt kinematikai viszkozitása a hőmérséklet függvényében. [4]

11. kép: a vízóra mérés közben

18

Piukovics István


2015. 10. 18.

A keringetett közeg áramlásának vizsgálata: A rendszerben lévő folyadékot 6. ábrán látható „IMP Pumps” márkájú GHN 25/40 típusú

centrifugál

szivattyú

keringteti.

A

szivattyú

jelleggörbéit,

manometrikus

szállítómagasságát és felvett teljesítményét a térfogatáram függvényében a 11. ábra szemlélteti. A pirossal jelölt pontok pedig az általam mért munkapontok, amin a szivattyú üzemelhet.

12. ábra: a keringető szivattyú és keresztmetszete [5]

13. ábra: a keringető szivattyú jelleggörbéi a minkapontokkal [6]

19

Piukovics István


2015. 10. 18.

A napkollektoros rendszereket általában két féle módon szokás üzemeltetni. Az egyik a „high flow” (magas térfogatáram) amikor 30-40 (liter/h*m2), másik a „low flow” (alacsony térfogatáram) amikor 15-20 (liter/h*m2) a keringetet térfogatáram a rendszerben [7]. A vizsgált rendszerben a „high flow” térfogatáram alkalmazott, mivel a keringetett térfogatáram 39.9 (liter/h*m2). Ezt akkor alkalmazzák, ha az a cél, hogy a kollektorok hőmérséklete csak a szükséges minimális értékkel legyen magasabb a HMV tároló hőmérsékleténél. így nagyobb napkollektor hatásfok érhető el, mert kisebb a kollektor és a környezet közti hőmérséklet különbség. Ez a mért hőmérséklet diagramokon is jól látszik, hogy mindig együtt mozognak a kollektorba be és kilépő közegek hőmérsékletei a tartály hőmérsékletével.

Az áramló közeg sebességének számítása A térfogatáramból és a kollektorokat összekötő cső átmérőjéből meghatározható a csőben lévő keresztmetszeti átlagsebesség: 𝑣𝑐𝑠ő =

𝑉̇ 𝐴𝑐𝑠ő

ahol: vcső : kollektorokat összekötő csőben a közeg átlag sebessége (m/s) 𝑉̇ : a rendszerben keringő térfogatáram =0,419 (m3/h) = 0,0001164 (m3/s) Acső : kollektorokat összekötő cső belső keresztmetszete. (m2 ) 𝐴𝑐𝑠ő =

𝑑 2 𝜋 0,0162 𝜋 = = 0,000201 𝑚2 4 4

ahol: d= az kollektorokat összekötő 20x2-es ötrétegű cső belső átmérője (m)

𝑣𝑐𝑠ő

𝑚3 0,0001164 𝑠 𝑉̇ 𝑚 = = = 0,579 𝐴𝑐𝑠ő 0,000201 𝑚2 𝑠

Ez az átlagsebesség teljesen megfelelő, mert a szakirodalom az található, hogy ennek a sebességnek 0,7 m/s alatt célszerű lennie. [7]

20

Piukovics István


2015. 10. 18.

Reynolds szám számítása A fent számolt sebességből kiszámolható a Reynolds szám is ami megmutatja, hogy turbulens vagy lamináris az áramlás: 𝑅𝑒𝑐𝑠ő =

𝑑𝑐𝑠ő 𝑣𝑐𝑠ő 𝜈

ahol: Recső: Reynolds szám a csőben (-) dcső : kollektorokat összekötő 20x2-es ötrétegű cső belső átmérője (m) vcső : kollektorokat összekötő csőben a közeg átlag sebessége (m/s) 𝜈 : a keringetett közeg kinematikai viszkozitása = 1,4 * 10-6 (m2/s) (10. diagramról leolvasva) 𝑅𝑒 =

𝑑𝑐𝑠ő 𝑣𝑐𝑠ő 0,016 ∗ 0,579 = = 6618 𝜈 1,4

Ebből az eredményből arra következtetek, hogy a csőben turbulens áramlás van. A legalsó kollektor sorba van kapcsolva a fölötte elhelyezkedő kollektorokkal így azon az egész térfogat áram keresztül halad. 12 db párhuzamosan kapcsolt járatból áll. Feltételezve, hogy mindegyik kollektor járaton azonos térfogatáram halad át, a keresztmetszeti átlagsebesség: 𝑉̇ 𝑣1 = 12 𝐴1 ahol: v1 : az első kollektor járataiban az átlagsebesség 𝑉̇ : a rendszerben keringő térfogatáram = 0,0001164 (m3/s) A1 : A kollektor egy járatának keresztmetszete (m2): 𝑑12 𝜋 0,0152 𝜋 𝐴1 = = = 0,0001767 𝑚2 4 4 ahol:

21

Piukovics István


2015. 10. 18.

d1: a kollektor járatának belső átmérője (m) Tehát a kollektor járataiban a közeg átlagsebessége: 𝑉̇ 0,0001164 𝑚 12 12 𝑣1 = = = 0,0549 𝐴1 0,0001767 𝑠 Reynolds szám az abszorber járatban: 𝑅𝑒1 =

𝑑1 𝑣1 𝜈

ahol: Re1: Reynolds szám a járatokban (-) d1 : a kollektor járatának belső átmérője (m) v1 : kollektor járatában a közeg átlag sebessége (m/s) 𝜈 : a keringetett közeg kinematikai viszkozitása = 1,4 * 10-6 (m2/s) 𝑅𝑒 =

𝑑1 𝑣1 0,015 ∗ 0,0549 = = 588 𝜈 1,4

Az első kollektor fölött 3-3 kollektor egység van párhuzamosan kapcsolva. Ebben az esetben egy csövön a teljes térfogatáram 1/36-od része áramlik át. Ekkor a keresztmetszeti átlag sebesség: v2=0,0183 m/s, a Reynolds szám pedig: Re2=196. Ezek az értékek azt mutatják, hogy a keringető vezetékben turbulens az áramlás, míg valamennyi abszorber járatban stabilan lamináris áramlás alakul ki. A kollektorok járatokban a lamináris áramlásra vonatkozó hőátadási tényező jóval kisebb, mint turbulens áramlásban, ami nem olyan kedvező. A már elkészült kollektorokkal ezen már nem lehet változtatni csak az abszorberek cseréjével. Ha az abszorber lemezen párhuzamosan kapcsolt járatok helyett hosszú csőkígyót helyeznénk el, akkor a keringető csőben kialakult turbulens áramlás folyna tovább és a hőátadási tényező lényeges növelésére lenne lehetőség. Ez természetesen azt is eredményezné, hogy a szivattyúzási munka jelentősen nőne, mert nőne a közeg nyomásvesztesége. Tehát valószínű nem éri meg olyan sebességgel áramoltatni a közeget az abszorberben, hogy turbulens áramlás alakuljon ki, mert több lenne a ráfordítás, mint a haszon.

22

Piukovics István


2015. 10. 18.

A kollektor teljesítménye A kollektor teljesítményét egy általam kiválasztott pontban számolom ki, ahol a diagramból ránézésre látszik, hogy erősen sütött akkor a Nap, valamit ahol nem volt HMV fogyasztás napközben. Azért van erre szükség, mert a rendszer teljesítményét is ki szeretném számolni a tartályban felmelegített víz hőmérsékletének változásából. Ehhez az szükséges, hogy a HMV-ből ne legyen fogyasztás, mert így stacioner állapotnak lehet tekinteni. A 11-12 óráig terjedő intervallumot vizsgálom, mert a tájolásból adódóan talán ebben az időben esik a legjobb szögből az abszorber lemezre a napsütés. A 14. diagram szemlélteti reggel 7 órától a mért adatokat, valamit a 15. táblázat az adatokat 11-12 óráig.

2015.08.12 80.00

70.00

60.00

50.00

40.00

30.00

20.00

10.00

2015.08.12. 7:03:18 2015.08.12. 7:33:18 2015.08.12. 8:03:18 2015.08.12. 8:33:18 2015.08.12. 9:03:18 2015.08.12. 9:33:18 2015.08.12. 10:03:18 2015.08.12. 10:33:18 2015.08.12. 11:03:18 2015.08.12. 11:33:18 2015.08.12. 12:03:18 2015.08.12. 12:33:18 2015.08.12. 13:03:18 2015.08.12. 13:33:18 2015.08.12. 14:03:18 2015.08.12. 14:33:18 2015.08.12. 15:03:18 2015.08.12. 15:33:18 2015.08.12. 16:03:18 2015.08.12. 16:33:18 2015.08.12. 17:03:18 2015.08.12. 17:33:18 2015.08.12. 18:03:18 2015.08.12. 18:33:18 2015.08.12. 19:03:18 2015.08.12. 19:33:18 2015.08.12. 20:03:18 2015.08.12. 20:33:18 2015.08.12. 21:03:18 2015.08.12. 21:33:18 2015.08.12. 22:03:18 2015.08.12. 22:33:18 2015.08.12. 23:03:18 2015.08.12. 23:33:18 2015.08.13. 0:03:18 2015.08.13. 0:33:18

0.00



ΔT

Tartály 1

Tartály 2

Tartály 3

Tartály 4

HMV

14. diagram: a kiválasztott nap mért hőmérséklet értékei

23

Piukovics István


Idő 11:03:18 11:08:18 11:13:18 11:18:18 11:23:18 11:28:18 11:33:18 11:38:18 11:43:18 11:48:18 11:53:18 11:58:18 12:03:18

Kollektorból kilépő 68.90 69.00 69.30 69.60 70.20 71.40 72.50 72.10 72.30 73.10 74.20 73.70 73.50

Kollektorba belépő 58.20 58.30 58.40 58.40 59.10 59.40 60.10 60.20 60.90 61.20 61.60 61.80 61.70

2015. 10. 18.

ΔT 10.70 10.70 10.90 11.20 11.10 12.00 12.40 11.90 11.40 11.90 12.60 11.90 11.80

Tartály Tartály Tartály 1 2 3 63.80 64.10 59.40 64.30 64.50 59.70 64.60 64.90 60.10 65.10 65.30 60.50 65.60 65.80 60.80 66.00 66.10 61.20 66.40 66.60 61.60 66.90 67.20 62.00 67.20 67.50 62.40 67.70 67.90 62.70 68.30 68.70 63.30 68.90 69.20 63.70 69.30 69.60 64.00

Tartály 4 50.20 50.70 51.10 51.60 52.00 52.20 52.70 53.30 53.50 53.80 54.20 54.90 55.20

HMV 26.60 26.70 26.70 26.60 26.60 26.60 26.70 26.70 26.70 26.70 26.80 26.70 26.60

15. táblázat: 11-12 óráig tartó intervallum mérési adatai A kollektor teljesítményét a tömegáramból és a kollektorba be-,illetve kilépő közeg hőmérsékletéből számolom: 𝑄̇ = 𝑚̇ 𝑐𝑝 ∆𝑇 ahol: 𝑄̇ : a kollektor teljesítménye (W) 𝑚̇: a keringetett közeg tömegárama (kg/s) cp: víz fajhője =4187 (J/kgK) [8] ∆𝑇: a kollektorba belépő és kilépő közeg hőmérséklet különbsége (0C) ∆𝑇 =

∑𝑛 1 ∆𝑇𝑘𝑖 −∆𝑇𝑏𝑒 𝑛

= 11,58 0C

ahol: Tki: kilépő közeg hőmérséklete (0C) Tbe: belépő közeg hőmérséklete (0C) n: mérési pontok száma 𝑚̇ = 𝑉̇ 𝜌

24

Piukovics István


2015. 10. 18.

ahol: 𝑉̇ : a rendszerben keringő térfogatáram = 0,0001164 (m3/s) ρ: a keringetett közeg sűrűsége =981 (kg/m3) [8] 𝑚̇ = 𝑉̇ 𝛿 = 0,0001146 ∗ 981 = 0,1124

𝑘𝑔 𝑠

Behelyettesítve a kapott eredményeket a teljesítmény képletébe: 𝑃 = 𝑚̇ 𝑐𝑝 ∆𝑇 = 0,1124 ∗ 4187 ∗ 11,58 = 5450 𝑊 Ez azt jelenti, hogy négyzetméterenként 512W teljesítményt gyűjtött be a kollektor a napsugárzásból. Véleményem szerint ez nem rossz eredmény. Ugyanebben az idő intervallumban a rendszer hatásfokát ki lehet számolni a tartályban felmelegített használati melegvíz átlaghőmérséklet különbségeiből, valamit a tartályban tárolt víz tömegéből. Akkor, ha a mérés közben nem történt víz fogyasztás a HMV tartályból. A rendszer teljesítményét a következő képlettel számolhatjuk: 𝑄̇𝑟 =

𝑚 𝑐𝑝 ∆𝑇𝐻𝑀𝑉 𝑡

ahol: 𝑄̇𝑟 : a rendszer teljesítménye (W) t: a mérés közben eltelt idő =3600 (s) m: HMV tárolóban tárolt víz tömege (kg) 𝑚 = 𝑉 𝛿𝑣í𝑧 = 700 ∗ 980 = 686 𝑘𝑔 𝛿𝑣í𝑧 : a tartályban tárolt HMV sűrűsége = 980 (kg/m3) [8] ∆𝑇𝐻𝑀𝑉 : HMV tárolóban mért négy hőmérséklet átlagának különbsége a mérés kezdete és vége között (0C) ∆𝑇𝐻𝑀𝑉 =

∑4𝑖=1 𝑇1𝑖 4

−

25

∑4𝑖=1 𝑇2𝑖 4

= 5,15 0C

Piukovics István


2015. 10. 18.

Behelyettesítve a rendszer teljesítmény képletébe: 𝑄̇𝑟 =

𝑚 𝑐𝑝 ∆𝑇𝐻𝑀𝑉 686 ∗ 4187 ∗ 5,15 = = 4109 𝑊 𝑡 3600

A kapott eredmény összhangban van a várttal vagyis, hogy a rendszer összteljesítménye kevesebb, mint a kollektorból kilépő csöveken mérhető teljesítmény, mert a hőcserélőnek van vesztesége valamint a tartályban lévő víz is a hőszigetelés ellenére hűl.

Rendszer továbbfejlesztési lehetőségei A kollektor beüzemelésekor elkövetem egy nagy hibát: nem propilén-glikollal hanem etilén-glikollal töltöttem fel a rendszert. Sajnos nem voltam tisztában azzal, hogy az etilénglikol egy mérgező anyag és a rendszer meghibásodásakor, ha a hőcserélő kilyukad akár még az ivóvízhálózatba is belekeveredhetett volna. Szerencsére ez nem történt meg, úgy, hogy ezt sürgősen kijavítottam és propilén-glikollal töltöttem fel a rendszert. Bár a propilén-glikolnak rosszabbak a hőtechnikai tulajdonságai. A rendszer összeszerelésekor ötrétegű csövet használtam, mert azt könnyű volt szerelni. Az a hibája az ötrétegű csőnek, hogy csak maximum 95 0C-ig lehet használni. Amikor megépítettem tisztába voltam, hogy úgy kell üzemeltetni a rendszert, hogy ne melegedjen 90 0C-fok fölé. Ez jó esetben nem fordulhat ez elő, de egy esetleges áramszünetnél, vagy szivattyú

meghibásodásnál felmehet a hőmérséklet a kollektorban. Nem tudom volt-e olyan időszak, amikor áramszünet és erős napsütés volt egyszerre, de ilyen jellegű meghibásodás eddig nem történt. Sajnos úgy lettek szerelve az üvegek a tetőre, hogy csak úgy lehet a csőrendszert kicserélni, hogy leszerelem az üvegtáblákat a tetőről. Ez pedig egy elég bonyolult feladat, mert az alu tartó profilokat le kell csavarozni és utána lehet egymás után leemelni az üvegtáblákat. Utólag meggondolva az üvegtáblák elhelyezése se volt a leg szerencsésebb, mert a szarufákra szereltem fel, ami sajnos idő közben egy kicsit elvetemedett és kettő üvegtáblának elrepedt a belső üvege. A külső szerencsére nem repedt meg ezért nincs beázás probléma. Automata légtelenítőket szereltem a kollektorok felső pontjaira, hogy kilégtelenítse a rendszert, mert olyan magasan van a felső pont, hogy nem lehet hozzáférni a légtelenítőkhöz. Ez azért nem szerencsés, mert egyrészt az automata légtelenítők idővel hajlamosak elromlani és csöpögni. Szerencsére ez se következet még be. A másik hibája, hogy ha esetleg gőz fejlődne

26

Piukovics István


2015. 10. 18.

a kollektorban, akkor az ott távozik így idővel csökken a nyomás a rendszerben. Ez viszont azért nem probléma ebben a rendszerben, mert a cső előbb megy tönkre. Visszacsapó szelepet nem építettem be, mert nem gondoltam arra, hogy akár ki is hűtheti magát a rendszer éjszaka. Ez a diagramokból nagyon jól látszik, hogy éjszaka, ha nem fogy annyi melegvíz, hogy az a része a tartálynak teljesen kihűljön, amelyikbe a hőcserélő van, akkor megindul a szivattyú kényszeráramlásának irányával ellentétes irányba egy áramlás, ami kihűti a rendszert. Télen még inkább probléma ez, amikor a H2 jelű felső hőcserélőbe van kötve a kollektor. Ekkor a H1 hőcserélő fűti a tartályt és fölötte folyamatosan melegben lévő H2 hőcserélő hűti a tartályban lévő vizet. Tágulási tartálynak egy sima fűtésrendszerben használatos tágulási tartályt alkalmaztam 1,4 báros levegővel megnyomva. A fűtéri rendszerre tervezett tágulási tartályok nem bírnak 950C-nál magasabb hőmérsékletet ezért nem szabad ezeket solar rendszerekben alkalmazni. A tágulási tartályt a visszatérő ágba kötöttem be, ahol remélhetőleg nem lesz olyan magas hőmérséklet, de mégis a komoly rendszerekben olyan tágulási tartályt alkalmaznak, ami magas hőmérsékleteten is képes üzemelni.

Összegzés A rendszeren végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy a házilag tervezett és kivitelezett napkollektoros HMV termelő rendszer alapvetően megfelelően működik. Erősségei: Nem igényel fosszilis energiahordozókat, így CO2 kibocsátása sincs. Áramfogyasztása csak a keringető szivattyú működtetését kell, hogy fedezze ezért üzemeltetése is költséghatékony. Felépítése egyszerű egyetlen mozgó alkatrésze a keringető szivattyú. Nem költséges házilagosan is megépíthető és javítható. Gyengeségei a napkollektorok általános hátrányait tükrözik: üzeme szakaszos, borús időben nem melegíti a vizet. Élettartamát illetően nincsenek még tapasztalataim tekintettel az abszorberek alumínium anyagára, és a nem korrodálódó műanyag csövek várhatóan hosszú élettartamára bizakodva nézek a rendszer hosszú távú működése elé.

27

Piukovics István


2015. 10. 18.

Irodalomjegyzék: [1] Naplopó tervezési segédlet 2008 (8. oldal), kiadó: Naplopó Kft. 1033 Budapest, Szentendrei út 89-93.

víz fajhője: http://fizipedia.bme.hu/images/2/29/Tablazatok.pdf [2] Naplopó tervezési segédlet 2008 (22. oldal), kiadó: Naplopó Kft. 1033 Budapest, Szentendrei út 89-93.

[3] http://napkollektor.cser.eu/wpcontent/themes/napkollektor/termek/napkollektor/ aluminium.html [4] Magyar Installateur 2002/11, (22.oldal) [5](http://imp-pumps.com/media/uploads/public/document/62technical_catalog_2014_eng_de.pdf) [6](http://imp-pumps.com/media/uploads/public/document/62technical_catalog_2014_eng_de.pdf) [7] Magyar Installateur 2010/6-7. (22. oldal) [8] víz fizikai tulajdonságai: http://fizipedia.bme.hu/images/2/29/Tablazatok.pdf

28

Piukovics István

2015.08.17. 0:03:33 2015.08.17. 4:43:33 2015.08.17. 9:23:33 2015.08.17. 14:03:33 2015.08.17. 18:43:33 2015.08.17. 23:23:33 2015.08.18. 4:03:33 2015.08.18. 8:43:33 2015.08.18. 13:23:33 2015.08.18. 18:03:33 2015.08.18. 22:43:33 2015.08.19. 3:23:33 2015.08.19. 8:03:33 2015.08.19. 12:43:33 2015.08.19. 17:23:33 2015.08.19. 22:03:33 2015.08.20. 2:43:33 2015.08.20. 7:23:33 2015.08.20. 12:03:33 2015.08.20. 16:43:33 2015.08.20. 21:23:33 2015.08.21. 2:03:33 2015.08.21. 6:43:33 2015.08.21. 11:23:33 2015.08.21. 16:03:33 2015.08.21. 20:43:33 2015.08.22. 1:23:33 2015.08.22. 6:03:33 2015.08.22. 10:43:33 2015.08.22. 15:23:33 2015.08.22. 20:03:33 2015.08.23. 0:43:33 2015.08.23. 5:23:33 2015.08.23. 10:03:33 2015.08.23. 14:43:33 2015.08.23. 19:23:33

80.00

70.00

2015.08.21. 0:03:33 2015.08.21. 0:48:33 2015.08.21. 1:33:33 2015.08.21. 2:18:33 2015.08.21. 3:03:33 2015.08.21. 3:48:33 2015.08.21. 4:33:33 2015.08.21. 5:18:33 2015.08.21. 6:03:33 2015.08.21. 6:48:33 2015.08.21. 7:33:33 2015.08.21. 8:18:33 2015.08.21. 9:03:33 2015.08.21. 9:48:33 2015.08.21. 10:33:33 2015.08.21. 11:18:33 2015.08.21. 12:03:33 2015.08.21. 12:48:33 2015.08.21. 13:33:33 2015.08.21. 14:18:33 2015.08.21. 15:03:33 2015.08.21. 15:48:33 2015.08.21. 16:33:33 2015.08.21. 17:18:33 2015.08.21. 18:03:33 2015.08.21. 18:48:33 2015.08.21. 19:33:33 2015.08.21. 20:18:33 2015.08.21. 21:03:33 2015.08.21. 21:48:33 2015.08.21. 22:33:33 2015.08.21. 23:18:33


Kollektorból kilépő Tartály 1

2015. 10. 18.

Melléklet: Összesítő 2015.08.17.-23.

Kollektorba balépépő Tartály 2

29

ΔT Tartály 3

60.00

50.00

40.00

30.00

20.00

10.00

0.00

2015.08.21

60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00

Kollektorból kilépő Kollektorba balépépő ΔT

Tartály 1

Tartály 2

Tartály 3

Tartály 4

HMV

Piukovics István

30 Tartály 3[°C]

Tartály 4 [°C] HMV [°C]

Kollektorból kilépő [°C]

Kollektorba belépő [°C]

ΔT

Tartály 1 [°C]

Tartály 2 [°C]

Tartály 3[°C]

Tartály 4 [°C]

HMV [°C]

Piukovics István

2015. 09. 12. 17:04:27

Tartály 2 [°C]

2015. 09. 12. 16:49:27

Tartály 1 [°C]

2015. 09. 12. 16:34:27

ΔT

2015. 09. 12. 16:19:27


2015. 09. 12. 16:04:27


2015. 09. 12. 15:49:27

2015. 09. 12. 15:34:27

2015. 09. 12. 15:19:27

2015. 09. 12. 15:04:27

2015. 09. 12. 14:49:27

2015. 09. 12. 14:34:27

2015. 09. 12. 14:19:27

2015. 09. 12. 14:04:27

2015. 09. 12. 13:49:27

2015. 09. 12. 13:34:27

2015. 09. 12. 13:19:27

2015. 09. 12. 13:04:27

2015. 09. 12. 12:49:27

2015. 09. 12. 12:34:27

2015. 09. 12. 12:19:27

2015. 09. 12. 12:04:27

2015. 09. 12. 11:49:27

2015. 09. 12. 11:34:27

2015. 09. 12. 11:19:27

2015. 09. 12. 11:04:27

2015. 09. 12. 10:49:27

2015. 09. 12. 10:34:27

2015. 09. 10. 0:04:27 2015. 09. 10. 4:44:27 2015. 09. 10. 9:24:27 2015. 09. 10. 14:04:27 2015. 09. 10. 18:44:27 2015. 09. 10. 23:24:27 2015. 09. 11. 4:04:27 2015. 09. 11. 8:44:27 2015. 09. 11. 13:24:27 2015. 09. 11. 18:04:27 2015. 09. 11. 22:44:27 2015. 09. 12. 3:24:27 2015. 09. 12. 8:04:27 2015. 09. 12. 12:44:27 2015. 09. 12. 17:24:27 2015. 09. 12. 22:04:27 2015. 09. 13. 2:44:27 2015. 09. 13. 7:24:27 2015. 09. 13. 12:04:27 2015. 09. 13. 16:44:27 2015. 09. 13. 21:24:27 2015. 09. 14. 2:04:27 2015. 09. 14. 6:44:27 2015. 09. 14. 11:24:27 2015. 09. 14. 16:04:27 2015. 09. 14. 20:44:27 2015. 09. 15. 1:24:27 2015. 09. 15. 6:04:27 2015. 09. 15. 10:44:27 2015. 09. 15. 15:24:27 2015. 09. 15. 20:04:27 2015. 09. 16. 0:44:27 2015. 09. 16. 5:24:27 2015. 09. 16. 10:04:27 2015. 09. 16. 14:44:27 2015. 09. 16. 19:24:27

-10.00

2015. 09. 12. 10:19:27

Házi készítésű napkollektoros rendszer elemzése 2015. 10. 18.

2015.09.10.-17.

70.00

60.00

50.00

40.00

30.00

20.00

10.00

0.00

2015.09.12

45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00

2015. 09. 17. 0:04:27 2015. 09. 17. 4:44:27 2015. 09. 17. 9:24:27 2015. 09. 17. 14:04:27 2015. 09. 17. 18:44:27 2015. 09. 17. 23:24:27 2015. 09. 18. 4:04:27 2015. 09. 18. 8:44:27 2015. 09. 18. 13:24:27 2015. 09. 18. 18:04:27 2015. 09. 18. 22:44:27 2015. 09. 19. 3:24:27 2015. 09. 19. 8:04:27 2015. 09. 19. 12:44:27 2015. 09. 19. 17:24:27 2015. 09. 19. 22:04:27 2015. 09. 20. 2:44:27 2015. 09. 20. 7:24:27 2015. 09. 20. 12:04:27 2015. 09. 20. 16:44:27 2015. 09. 20. 21:24:27 2015. 09. 21. 2:04:27 2015. 09. 21. 6:44:27 2015. 09. 21. 11:24:27 2015. 09. 21. 16:04:27 2015. 09. 21. 20:44:27 2015. 09. 22. 1:24:27 2015. 09. 22. 6:04:27 2015. 09. 22. 10:44:27 2015. 09. 22. 15:24:27 2015. 09. 22. 20:04:27 2015. 09. 23. 0:44:27 2015. 09. 23. 5:24:27 2015. 09. 23. 10:04:27 2015. 09. 23. 14:44:27 2015. 09. 23. 19:24:27

-10.00

2015. 09. 24. 0:04:27 2015. 09. 24. 3:24:27 2015. 09. 24. 6:44:27 2015. 09. 24. 10:04:27 2015. 09. 24. 13:24:27 2015. 09. 24. 16:44:27 2015. 09. 24. 20:04:27 2015. 09. 24. 23:24:27 2015. 09. 25. 2:44:27 2015. 09. 25. 6:04:27 2015. 09. 25. 9:24:27 2015. 09. 25. 12:44:27 2015. 09. 25. 16:04:27 2015. 09. 25. 19:24:27 2015. 09. 25. 22:44:27 2015. 09. 26. 2:04:27 2015. 09. 26. 5:24:27 2015. 09. 26. 8:44:27 2015. 09. 26. 12:04:27 2015. 09. 26. 15:24:27 2015. 09. 26. 18:44:27 2015. 09. 26. 22:04:27 2015. 09. 27. 1:24:27 2015. 09. 27. 4:44:27 2015. 09. 27. 8:04:27 2015. 09. 27. 11:24:27 2015. 09. 27. 14:44:27 2015. 09. 27. 18:04:27 2015. 09. 27. 21:24:27 2015. 09. 28. 0:44:27 2015. 09. 28. 4:04:27 2015. 09. 28. 7:24:27 2015. 09. 28. 10:44:27 2015. 09. 28. 14:04:27 2015. 09. 28. 17:24:27 2015. 09. 28. 20:44:27

Házi készítésű napkollektoros rendszer elemzése 2015. 10. 18.

2015.09.17.-23.

80.00

70.00

60.00

50.00

40.00

30.00

20.00

10.00

0.00

Kollektorból kilépő [°C] Kollektorba belépő [°C] ΔT

Tartály 1 [°C] Tartály 2 [°C] Tartály 3[°C]

Tartály 4 [°C] HMV [°C]

2015.09.24-28.

80.00

70.00

60.00

50.00

40.00

30.00

20.00

10.00

0.00



ΔT

Tartály 1 [°C]

Tartály 2 [°C]

Tartály 3[°C]

Tartály 4 [°C]

HMV [°C]

31

Piukovics István

Házi készítésű napkollektoros rendszer elemzése

Recommend Documents