belépés / regisztráció
2020. december 5. szombat
Aktuális lapszám

Egy szolárrendszer felülvizsgálata

Tavaly egy 60 lakásos panelépület energetikai korszerűsítésen esett át. A társasház közös képviselője kért szakértői állásfoglalást a háztetőn megépült napkollektoros HMV fűtőrendszer vélhetően nem megfelelő hatékonysággal üzemelő szolárrendszerének állapotáról.

 

A lakók arról panaszkodtak, hogy a nyári hónapokban is igen magas a társasház gázfogyasztása. A vizsgált épület tetején 24 db, összesen 58,8 m2 felületű, „U” vákuumcsöves napkollektor lett felszerelve. Ezen az „U” alakú csövön áramlik a hőátadó folyadék, ami általában fagyálló, monopropilén-glikol. Az „U” vákuumcsöves CPC tükörrel ellátott napkollektor, ami akkor is hasznosítja a napenergia jelentős részét, ha tavasz, ősz, vagy tél van, illetőleg ha borult az ég, de szűrt napsütés még van.

A kivitelező szerződésében vállalta, hogy a beépített szolárrendszer a 60 lakásos épület használati melegvíz hőtermelésének 50%-át biztosítani fogja.

Hazánkban sajnos vásárolhatók kétes eredetű, ám teljesítménynyilatkozattal rendelkező napkollektorok, amelyek fenyegetik az épület hidegvíz magas hatásfokú felfűtésének biztonságát. Itt is ilyet építettek be.

A helyszíni szemle idején száraz, napos idő volt, ilyen időjárási körülmények mellett kedvező a napkollektoros hőtermelés. A tetőtéri kazánházba beépített 3 db melegvíztárolóból az első kettő a napkollektorról fűtött tároló, a harmadik pedig a kazánról van fűtve. A három HMV tároló mérete darabonként 1.500 liter, tehát a napkollektorról fűtött tárolók össztérfogata 3.000 liter.

Ellenőrző számítások szerint az 50%-os napkollektorról való melegvíztermelés biztosításához 113 m2 felületű napkollektoros rendszert kellett volna kiépíteni az 58,8 m2 helyett. Ehhez azonban 7.000 liter puffertároló beépítése szükséges.

A javítandó hibák a szolárrendszerben

A kiépített szolárrendszernél kisebb-nagyobb javítandó hibák voltak, amelyek javításával a jelenlegi hatásfokot jobbá lehetne tenni. Ezek a következők:

  • A kollektorok és tárolók mennyisége. Megállapítható, hogy mind a napkollektorból, mind a puffertárolóból megközelítőleg a fele lett beépítve az elvárhatónak, amiből látható, hogy a HMV-készítés hőenergiáját részben gázenergiáról biztosították. A szerződésben vállalt, 50%-os használati melegvíz szolárrendszerről történő hőenergia termelését jelen kialakítás mellett megvalósítani nem lehet.
  • A kollektorok nincsenek légtelenítve. Jelen kialakítás mellett a felső pontokon a levegő beszorulhat, a kis teljesítményű szivattyú azokat nem képes áthajtani a lefelé menő csővezetékeken, így a felső pontokon kézi légtelenítés kialakítása szükséges.
  • A szolárkörben a víz nyomása kicsi. A napkollektoros rendszerekben nem csak a hőmérséklet, de a nyomás is többnyire magasabb, mint a hagyományos fűtési rendszerekben. A víz nyomása legyen 8 bar, mert üresjáratban még 7 barra is felmehet a nyomás! A megvalósult rendszerben a 2 bar nyomás beállítása esetén a biztonsági lefúvató szelepnél lefúj a víz, majd kihűlt állapotban még kisebb lesz a nyomás, mely esetben másnap még hamarabb elindul a kollektorban a gőzképződés.
  • A szabályozó-automatika. A beépített szolárköri szivattyúk egyszerű, 3 fokozatban kapcsolható fordulatúak voltak. Ezeknek frekvenciaváltós szivattyúkra való cseréje szükséges.
  • A napkollektorok hibás elhelyezése. A beépített kollektorok a tetősíktól nem elég magasan lettek felszerelve. Ebből két hiba következik:
  • a hóhatárból nincs kiemelve a kollektor, így télen a hóba lóg az üvegcső alja,
  • szükség esetén nem cserélhető az üvegcső.

Télen a nagy havazásban kicsi a hőtermelés, így nagy jelentősége nincs az alacsony beépítésnek. Az üvegcső cseréje esetén azonban a teljes szolártáblát meg kell emelni. A kollektortáblák megemelése nagy költséggel járna, így annak átalakítására nincs szükség.

  • A szolárkör csővezetéke és annak szigetelése. A csővezeték szigetelésének helyes vastagsági meghatározása fontos. Ügyelni kell arra is, hogy a külső térben vezetett csövek hőszigetelése víz- és párazáró legyen, és anyagukat a Nap UV-sugárzása se tegye tönkre. Sőt, gondolni kell a madarakra is, akik előszeretettel csipegetik vagy rágják meg a habosított szigetelőanyagokat.
  • A szolárrendszer hidraulikai kapcsolása. A 24 db kollektortáblát hármas csoportban, 8 sorban négy fűtőkörre osztva alakították ki. A kazánházba telepítettek 3 db 1.500 literes használati melegvíztárolót, ahol az első két tárolót a szolárrendszerről, a harmadik tárolót pedig a gázkazánról fűtik. Mindegyik tárolónak alsó és felső csőkígyója van. A négy szolár fűtőkör az első két tároló egy-egy hőcserélőjéhez csatlakozik. A szekunder vízoldalon a tárolók sorba vannak kötve, így a szolárköröknek egyre melegebb fűtővizet kell, illetve kellene melegíteniük.

A beépített használati melegvíztárolók a hálózati hidegvíz- oldalról nézve sorba lettek kötve. Az első tárolóba belépő hidegvíz a napkollektorról 33 °C-ra melegszik fel. A második szolártárolóban a melegvíz a napkollektorról termelt hővel tovább melegszik 40 °C-ra. A harmadik tárolóban a használati melegvizet az új kondenzációs gázkazánról fűtik, ahol a használati melegvíz eléri az 51 °C-ot. Könnyen belátható, hogy a második tároló vízhőmérséklet-emelése kevésbé hatékony, ahol az első tárolón Δt=25 °C, míg a második tárolón már csak Δt=7 °C hőmérsékletemelkedés jön létre.

Tehát a második tárolón igen rossz hatásfokkal lehet működtetni a szolár rendszert, aminek további hátránya, hogy a szolárvíz hőmérséklete sem tud lehűlni. Ez pedig eredményezheti a glikolos fűtővíz túlmelegedését és elsavasodását. Ezért javasolt a HMV-rendszer kapcsolásának átalakítása az 1. ábrán javasolt és tervezett rendszer szerint.

Az átalakítás lényege, hogy a hidegvíz nem sorba kötve megy át a két szolártárolón, hanem párhuzamba kötve egyforma hidegvizet kap. Szolároldalon a négy fűtőkört 2-2 csoportba összefogva kell bekötni a tartály felső és alsó csőkígyóiba, amelyek a primer oldalon sorba legyenek kötve. Ezzel az átalakítással elérhetjük, hogy mind a négy szolárkör egyforma hőterhelést kapjon, ahol a pontos beszabályozáshoz még szükséges, hogy a szivatytyúk frekvenciaváltósak legyenek. A párhuzamosan kötött szolártárolókból kilépő használati melegvíz változatlanul sorba legyen kötve a harmadik gázkazánról fűtött tárolóval, ami szükség esetén tovább melegíti a HMV-t.

Jelen kialakítás mellett a második tárolót fűtő szolárkörnél a sok üresjárat után, amikor nyaranta a napkollektorban már sokszor keletkezett 160°C... 200°C.... 330°C-os telített gőz, a fagyállókeverék elromlik. Esetünkben a beépített „U” csöves kollektorok melegvíztermelő bojlerei kapcsolásánál látható, hogy a szekunder oldalon (HMV oldal) sorba kötött kapcsolásnál, amikor már egyre melegebb a HMV, nincs hőelvétel, így stagnációs állapot jöhet (és jött) létre. Tehát kerülni kell az üresjáratot, ami akkor fordulhat elő, amikor erősen tűz a nap, de nincs hőelvétel, és ezáltal a fagyálló-keverék elsavasodik.

A nyári időben mért használati melegvíz- és gázfogyasztás alapján a hőenergiaérték a következő: a vízoldali hőenergia-szükséglet:

(Képlet)

ahol:

Q – a felmelegített víz energiaigénye (kJ)
m – a felmelegített víz tömege (kg)
c – a víz fajhője (kJ/kg°K)
ΔT – a melegvíz és a hidegvíz közti hőmérsékletkülönbség (°K)

a gázoldalról bevitt és hasznosított hőenergia-mennyiség:

ahol:

(Képlet)

V – az elégetett földgáz mennyisége (m3)
G – a földgáz fűtőértéke: 34.000 (kJ/m3)
η – veszteségek (kazán hatásfok, cső- és tartály hővesztesége)

A számításokból úgy tűnik, mintha a társasház használati melegvizét a gázkazánok állítanák elő és a napkollektoros rendszer nem fűtené a hidegvizet.

A helyszíni szemlén történt mérések ennél kedvezőbb eredményeket mutattak. A kollektorból kilépő szolárvíz hőmérséklete 40,7–42,6 °C között, körönként változik.

A helyszíni szemle idején az energiatermelés hatásfoka:

(Képlet)

Tehát 34%-ban gázenergiáról és 66%-ban napenergiáról történik a használati melegvíz előállítása.

Ez történik nyáron derűs időben, ami nem tévesztendő össze az éves hatásfokkal, amit a szerződés szerint 50%-ban határozott meg a vállalkozó. Nyilván borús időben és télen ennél rosszabb eredmények születnek.

A kazánházban napkollektorról és kiegészítendő gázfűtésről tehát 51 °C-os használati melegvíz lett előállítva, ami a fogyasztókhoz érve már 44 °C-ra hűlt le.

A melegvíztárolóba visszatérő cirkulációs víz hőmérséklete 34,4 °C, ami folyamatosan hűti a tárolót, amit már csak gázkazánról lehet ismét 51 °C-ra felmelegíteni.

A fogyasztóknál, illetve a cirkulációs vezeték végén mért hőmérsékleti adatokból gyanítható volt, hogy a vezetékek hiányosan, illetve rosszul vannak hőszigetelve. A használati melegvíz visszatérő vezetéke, közismert nevén cirkulációs, illetve keringtető vezeték pedig egyáltalán nincs hőszigetelve.

Összefoglalás

Az energetikai korszerűsítés során tűnt csak fel a lakóknak, hogy nyáron miért van gázfogyasztás, amikor a szolár rendszernek kellene melegítenie a használati vizet. A 40 éve épült társasház használati melegvíz és cirkulációs vezetékén nem, illetve csak részlegesen építették ki annak idején a hőszigetelést, és így a társasház 4 évtizeden keresztül fizette az ebből adódó hőveszteséget.

***

1. ábra. A meglévő és a javasolt tervezett kapcsolási szolár-rendszer
2. ábra. A cirkulációs alapvezeték nincs hőszigetelve

BOKOR ANDRáS
okl. gépészmérnök
igazságügyi szakértő

A szerzõ egyéb cikkei:

  Az igazság pillanata II.
  Keresd az olcsót és meglátod, hogy milyen drága lesz, avagy a felelősségi viszonyok
  A BVSC Zugló Sportuszoda bővítése és felújítása

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam