Parasztvakítás2012 április 20
Hold volt, hold nem volt. Tanmese egy termodinamikus szolár rendszerről Türelmesen vártam és figyeltem, hátha akad valaki, aki megszólal: „de hát meztelen a király!” De lassan már megszokhattuk, hogy nagyon kevesen számolnak utána az innovatív, újdonságszámba menő megoldásoknak, pedig néha érdemes megnézni, hogy mit rejt a csillogó csomagolás, hangzatos név. Saját véleményem átmenetileg véka alá rejtem, csak kommentálom a minősítő intézetek mérési adatait, azok önmagukért beszélnek. (hklszaklap.hu) Idézet az áprilisi szám „szakcikkéből”: „Ha összehasonlítjuk a sík- és a vákuumcsöves rendszerekkel, akkor világosan kitűnik, hogy a 3. generációs napkollektorok teljesítménye jelentősen meghaladja a hagyományos rendszerek hatásfokát. Az eredeti tanulmány letölthető a honlapunkról (www.greentechnic.hu). A termodinamikus szolár panel hatásfoka 99.1%....” A teljesítmény (kW) és a hatásfok (%) egymással össze nem hasonlítható fogalmak, hiszen az előbbi mértékegység az utóbbi egy arányszám, így egyik nem tudja felülmúlni a másikat, de ezen túllépve vizsgáljuk meg a cikkben említett tanulmányt. A táblázat közepén látható, hogy ή0 = 0,80. Ez a hatásfok maximális értéke, az un. optikai hatásfok. Ez viszont 99.1 % helyett csak 80 %! A másik meglepő adat a konvektív hőveszteségi adat, az a1= 37.176 W/(m2K) Ez egy szép nagy szám, de mivel hőveszteségről van szó, itt a kis számok a szépek. Nézzük meg néhány is mert napkollektor hasonló adatait.
η0a (%) a1a (W/m²K) a2a (W/m²K²) Tstg (°C)
Termodynamic Solar panel 0.80
Termosolar 300- Heliostar 400- Sunda Seido 2N V 6 0.79 0.81 0.813
37.176
17.4
2.61
19.2
0
0.01
0.008
0
62
230
Látható, hogy ez a 37 W feletti hőveszteségi tényező nagyságrenddel meghaladja a „normális” értéket.
Valamiért mégis megkapta a Solar Keymark minősítést. Ennek egyetlen oka van: nem a normál kollektorok között vizsgálták, hanem az üvegezetlen abszorberek között (unglazed collector). Ebbe a kategóriába tartozik a műanyag medencefűtő abszorber, és a kerti zuhany fekete hordója is. Tehát ez semmiképpen sem a „prémium kategória”. A mérési jegyzőkönyvben olvasható még az is, hogy a hőhordozó közeg víz, tehát nem „holdkollektor” üzemmódról szólt a mérés. Vagyis ezzel a jegyzőkönyvvel csak egyet lehet bizonyítani, hogy ennek a szolár panelnek van egy paramétere, amely tízszer rosszabb, mint a szokásos napkollektoroké (és a többi paramétere sem jobb az átlagosnál). Illetve még egy dolgot bizonyít ez a jegyzőkönyv, hogy a 3. generációsnak nevezett rendszernek CSAK az egyik alkatrészét mérték, azt sem hűtőgázzal, hanem „vizes” üzemben. Ellenben a jegyzőkönyv nagy segítségünkre lesz az éjszakai üzemmód hatékonyság számításánál, mert a konvekciós tényező oda-vissza érvényes, tehát Hold-üzemben a környezetből felvett teljesítményt az a1 adat segítségével kiszámolhatjuk. 2010-ben, az őszi BNV-n a 3. generációs napkollektor katalógusában láthattuk a 2. ábra diagramját, amelyből az tűnik ki, hogy ez a csodaszerkezet több mint háromszorosan felülmúlja a hőszivattyúkat.
A 2011. áprilisi VGF cikkben már a 3. ábra grafikonja látható. Olvadni látszik az előny…. Már csak kétszer jobb a 3. generációs csúcstechnika az egy kalap alá került valamennyi hőszivattyú fajtánál. Hogy valójában mennyivel jobb, és jobb-e egyáltalán, az bárki számára könnyen megállapítható a forgalmazó honlapján szintén elérhető ITW Stuttgart független minősítő intézet méréseiből, amelyeket Európa 5 városában végeztek. Lássuk a 3. generációs napkollektor (a gyártónál még heatpump) mérési adatait.
Ha megnézzük a hazánkkal egyező szélességi körön elhelyezkedő Davos városban mért egész évre vonatkozó átlag COP értékét, akkor sajnálatosan alacsony, 2.73-as értéket láthatunk. Az SPF érték még alacsonyabb, mert abban a tároló hővesztesége is szerepel. Legyünk elnézőek, tekintsünk el ettől. Szondás vagy talajkollektoros hőszivattyúknál 0°C-os bejövő hőmérsékletnél és 50°C-os fűtési előremenőnél (HMV termelés) általában 3-as körüli COP értékkel számolhatunk. Az ITW Stuttgart mért értékeiből egyáltalán nem az tűnik ki, hogy a Holdkollektor jobb lenne bármilyen hőszivattyúnál. Érdekes, hogy a kellőképpen napsütötte helyként megismert görög fővárosban is csak 3.31-es COP értéket mértek. Kiderül még az is, hogy az áprilisi cikk írója is elolvashatta a stuttgarti minősítést, csak nem sikerült helyesen értelmezni. Würzburg sorában megleltem végre a 99.1%-ot. Csakhogy ez sajnos nem hatásfok (pedig milyen szép érték lenne), hanem a szoláris részarány, amelynek számítási módját a minősítő intézet a tanulmány végén még külön fel is tüntette. Emiatt persze a cikk több rózsaszínű állítása és számítása romba dől. Pedig milyen izgalmas lenne az épületgépész szakma, ha egy kazán vagy napkollektor különböző városokban különböző hatásfokkal működne.
A szoláris részarány napkollektoroknál azt jelenti, hogy ebben az arányban sikerült a fosszilis eredetű energiaforrást kiváltani napenergiával. Itt már tényleg felmerül a kérdés, mire olyan nagyon büszke a Holdkollektor forgalmazója? Egy szokványos családi házas léptékű napkollektoros rendszer keringető szivattyúja 20-40 wattot fogyaszt, míg a napkollektorok négyzetméterenként 500 watt körül termelnek. Egy 6 m2-es kollektorfelület ennek megfelelően 3 000 wattot termel, a szállítási teljesítmény 25 watt. A kettő hányadosa 120, vagyis a COP = 120! De ez az összehasonlítás így még csak elgondolkodtató, azonban nem pontos. Az 5. ábra táblázata a davosi adatokat tartalmazza, csak kWh-ra átváltva. Az ITW táblázatában a napi 200 liter használati meleg víz éves energiaigénye 11 995 MJ, vagyis 3 332 kWh. Az ECO 300-as Holdkollektor egység villamos fogyasztása 4 502 MJ, vagyis 1 250 kWh. A stuttgartiak 94.9% szoláris részarányt regisztráltak, tehát 5.1 % kiegészítő villamos fűtés szükséges, ez 170 kWh. A jobb átláthatóság érdekében a tároló hőveszteségét a számításoknál mindegyik rendszer esetén figyelmen kívül hagyjuk. A villamos áram mindenütt 31 Ft, mivel a csúcskizárt, a Geo, és a H tarifa ára közel azonos. A földgáz 125 Ft-os áron szerepel. Magyarországon egy korrekt HMV szolárrendszer 65 % kiváltási aránnyal képes működni, magasabb szoláris részarány már gazdaságtalan, így a táblázatban ezzel számolunk. A hiányzó 35%-ot egyik esetben csúcskizárt (régen éjszakai) árammal, a másik példában a leggyakoribb földgázkazános kiegészítéssel számoltuk. A napkollektor szivattyúzási energiaigénye 50 kWh mértékben (2000 óra x 25 W) került meghatározásra. Éves energiaigény napi 200 lit. HMV rendszer HMV-nél (kWh) Holdkollektor 3 332 ECO 300 Napkollektor 3 332 villanybojlerrel Napkollektor 3 332 gázkazánnal
Kiegészítő Elektromos fűtés fogyasztás árammal (kWh) (kWh)
HMV Kiegészítő előállítás fűtés éves földgázzal költsége (m³) (Ft)
1 250
170
44 018
50
1 166
37 702
50
130
17 747
Jól látható a fenti táblázatból, hogy az ECO 300 rendszer nem képes megtakarítást elérni a hagyományos napkollektoros rendszerekhez képest, villamos energiával történő kiegészítő ráfűtéssel összehasonlítva közel 17 %-kal drágább az ECO 300 rendszer üzemeltetése, földgázkazános ráfűtés esetén pedig 248 %-kal. Természetesen nem maradhat el a bekerülési költségek összehasonlítása sem, hiszen ez az elérhető megtakarítás mellett a másik legfontosabb ismérve egy napkollektoros rendszernek. Rendszer összeállítás
Bekerülési költség
Standard-2 napkollektoros rendszerár 300 literes tárolóval, 3 db -összesen 6m2- síkkollektorral, vezérléssel, hidraulikus egységgel, telepítési munkadíjjal és szolárköri csővezetékkel (egy régi napkollektoros cég kínálatából)
bruttó 1 000 000 Ft
Holdkollektor ECO 300 telepítéssel együtt (forgalmazó árlistájából)
bruttó 1 595 000 Ft
Tehát nem magasabb hatásfokú, nem is olcsóbb az üzemeltetése és a bekerülési költsége sem. Lehetne még a berendezés „nagyon zöld”, azonban a hazai villamos energiatermelés megújuló aránya 5% körüli, tehát ezt sem foghatjuk rá. Mindenki számára ismert tény, hogy napenergiát leginkább nyáron lehet hasznosítani. A használati melegvíz-előállítás egész éves folyamatos feladat, tehát tartalmazza az előnyösebb hozamú nyári félévet is. Mire számíthatunk akkor a téli félévben, ha beruházunk egy 3. generációs termodinamikai szolár központi fűtés rendszerre? Erre vonatkozó minősítő intézeti mérés sajnos nem áll rendelkezésre, de a Solar Keymark adatlapon (1.ábra) már felfedeztük az a1= 37.176 W/(m2K) paramétert, amely a panel hőleadását határozza meg, ha melegebb a környezeténél. Amennyiben a környezet a melegebb, akkor a panel hőfelvételét számolhatjuk ki, így határozhatjuk meg a téli üzemállapotot. Egyetlen információt sikerült kinyerni az áprilisi írásból ehhez a témához, a 6. ábra diagramját. Erről leolvashatjuk az éjszakai „holdkollektoros” üzemmód fűtőteljesítményét. Nagy reményeket ne fűzzünk a számításhoz, mert nem tudjuk, hogy telihold, vagy csak egy vékonyka sarló látszik az égbolton. Azt sem tudjuk, mekkora a páratartalom, fúj-e a szél, esik-e az eső, stb. ennek hiányában nehézkes megítélni a diagram szakmai megfelelőségét, ezt tovább erősíti, hogy nem került feltüntetésre, hogy
mely hivatalos minősítő intézet mérési adatai alapján készült a táblázat. De mégis, vegyük komolyan a diagramot, hiszen megjelent a hazai gépészeti szaksajtóban. Az ENER 8 berendezés 12.8 m2 abszorberfelülettel rendelkezik. Tételezzük fel, hogy a 0°C külső hőmérsékleten leadott 6 kW hőteljesítményhez 4-es COP érték tartozik az alacsony fűtési előremenő hőmérséklet miatt. Ekkor a kompresszor 1.5 kW villamos fogyasztásához 4.5 kW hőelvonás párosul az abszorber felületen. 4.5 kW = 4 500 W, ezt osszuk el az abszorber felülettel. 4 500 W / 12.8 m2 = 352 W, tehát négyzetméterenként ekkora teljesítményt kell elvonnunk a hőnyerő felületről. Mekkora hőmérséklet különbségnél fog kialakulni a kívánt hőáram az abszorberfelület irányában? 352 W/ m2 / 37.176 W/(m2K) = 9.5 Kelvin. Vagyis 0°C külső hőmérséklet esetén mínusz 9.5 °C-on lesz az elpárolgási hőmérséklet az abszorber felületen. Ha ügyesen felületfűtést alkalmazunk az épületben, akkor a fűtővíz nem lesz melegebb, mint 35°C. Ekkor a kompresszor kondenzációs hőmérséklete 4-5 °C-kal magasabb, megközelítőleg 40 °C. A Copeland méretező szoftverét segítségül híva (7. ábra), láthatjuk, hogy ezzel a hőlépcsővel egy Scroll kompresszor képes 3.25-ös COP értékkel (a 4-et nem tudja abszolválni) működni. Hogy meddig? Hát ebben a kérdésben van elrejtve a lényeg. Két percig, mert ilyen időjárási viszonyok közt a levegő relatív páratartalma 90% körül alakul. Az elnyelő felületen jégréteg kezd kialakulni, amely akadályozza a hőáramlást. Ezzel pedig kezdeni kell valamit, mert éjszaka a legmagasabb egy épület fűtési energiaigénye. Az elmúlt télen egy valóban számottevő levegős hőszivattyú gyártó berendezését vettük górcső alá, percenkénti adatrögzítéssel. Annál a berendezésnél az elpárologtató felületén lévő jégkiválás miatt az elektronika óránként váltott leolvasztási üzemmódba, nulla fok alatti külső hőmérsékletnél. Ilyenkor a kompresszor hűtési üzemmódba kapcsol, az épületből elvont hőenergiával olvasztja le az elpárologtató felületéről a jégréteget. Ez természetesen öt percen keresztül negatív COP értéket jelent, de nem lehet a működőképességet más módon fenntartani. A Holdkollektornak erre sokkal egyszerűbb, energiahatékonyabb módszere van. Szó szerint idézem az áprilisi számból:
„ Az 1.6 m2 felületű paneleken felhalmozódó jégréteg a napsugárzás hatására újra leolvad. Tehát nincs szükség a kültéri egység fűtésére, mint a levegős hőszivattyúknál.” Hja kérem, így könnyű. Ha el tudják intézni, hogy december 20-án este kilenckor kisüssön a Nap….
