Lapszámok

Bevezetés

A napkollektorok üzemi jelenségeinek és hatásfokának vizsgálatára megépített mérőberendezésünkkel (1. ábra) saját tervezésű kollektoraink (2. ábra) hatásfok-függvényeit határoztuk meg. E függvények és az éghajlat ismeretében becsülhető a kollektorok éves elérhető energiahozama. A kidolgozott eljárásunkkal egyszerűen megállapítható a kollektorok ismert üzemi paramétereinek függvényében az energiahozam és az éves átlagos hatásfok értéke.

1. ábra. Kollektorok hatásfokainak meghatározására alkalmas kísérleti mérő-adatgyűjtő berendezés

1 – kollektor csőkígyós abszorberrel, 2 – kollektor osztó-gyűjtős abszorberrel, 3 – keringető szivattyúk (sziv1: szabályozott, sziv2: szabályozás nélküli), 4 – termoventilátor, 5 – tágulási tartály, 6 – hőmérők (t1 – t2 – t3 – t4), 7 – térfogatárammérők, 8 – biztonsági nyomáshatároló szelep, 9 – légtelenítő szelepek (lsz1 – lsz4), 10 – motoros szelep a hűtőteljesítmény szabályozására (msz), 11 – fojtószelepek a térfogatáram szabályozására (sz1, sz2), cs1 – cs14 – csapok a kapcsolás változtatására, cs15 – feltöltő csap

Kollektoraink háza horganyzott acéllemezből készül, felszerelhetők cserép fölé, illetve cserép helyett közvetlenül a tetőszerkezetre is. Kétféle abszorber csövezést alkalmaztunk: osztógyűjtős, illetve csőkígyós változat készült. 

A borítás kamrás polikarbonát lemez. Ennek fényáteresztő képessége alacsonyabb a szolárüvegénél, viszont jobb hőszigetelő. A borítás eltávolítható, így a kísérletek során több polikarbonát lemezt is tesztelhettünk, illetve borítás nélkül is üzemeltettük a kollektorokat.

2. ábra. A Szegedi Tudományegyetem Mérnöki Karán tervezett napkollektor

1. Az éves hatásfok függvényei

A kidolgozott függvények a meteorológiai adatok és az üzemi körülmények ismeretében határozzák meg a várható energiahozamot ismert hatásfokú kollektorokra. A hatásfok üzemi körülmények között történő mérésével kapcsolatban eredményeinket több tudományos közleményben publikáltuk (PÉTER SZABÓ, I. – SZABÓ, G., 2012; PÉTER SZABÓ, I. – SZABÓ, G., 2013; PÉTER SZABÓ I., SZENDRŐ P., SZABÓ G., 2013).

A kísérleti kollektorok meghatározott hatásfok-függvényeivel megvizsgáltuk az éves elérhető energiahozam nagyságát. A számításokhoz a 2012. év hőmérséklet és napsugárzás intenzitás adatait tízperces bontásban tartalmazó szegedi mérési adatbázist használtuk fel. Meteorológiai modell órás bontásban szoláris rendszerek méretezéséhez szintén elérhető (FARKAS, 1992).

Kísérleti kollektoraink hatásfok-függvényeit felhasználva megállapítható az energiahozam és az éves hatásfok.

A fajlagos éves energiahozam a kollektor felületére vonatkoztatott éves hőnyereség (MJm^-2). Az éves átlagos hatásfok a kollektor éves hőnyereségének és a kollektor hőelnyelő felületére érkező éves besugárzott energiának a hányadosa (%). A pillanatnyi hatásfok értékek átlaga a meteorológiai adatbázis tízperces felbontásának megfelelően az év tízperces időintervallumaira felírható hatásfok értékek átlaga (%). Értéke nem egyezik meg az éves átlagos hatásfok értékével.

A meteorológiai adatbázisból kiszűrtük az éjszakai időszakokat, a diagramok készítéséhez a mérhető napsugárzással rendelkező adatsorokat vettük figyelembe.

Mérőberendezésünkkel egy osztógyűjtős és egy csőkígyós csövezésű abszorberrel ellátott, saját tervezésű kísérleti napkollektort vizsgáltunk. A mérések feldolgozásával meghatároztuk a két kollektor hatásfok-függvényét. E függvények felhasználásával írtuk fel a kísérleti kollektorainkra jellemző becsült éves mennyiségeket.

További részletek lapunk 2014/10-es számának nyomtatott változatában található, illetve a teljes cikk pdf-formátumban is rendelkezésre áll (regisztráltaknak havonta egy alkalommal, előfizetőknek korlátlanul).