Fűtésrásegítés napkollektorral

Először is tisztázzuk, hogy mi a különbség a napelem és a napkollektor között. A mi olvasóink ezt bizonyára jól tudják, de azért a rend kedvéért szögezzük le; a napelem elektromos áramot állít elő, a napkollektor pedig leegyszerűsítve meleg vizet. Mindkettő a nap energiáját hasznosítja, de az energia felhasználása eltérő. A napelem által termelt árammal persze mindent lehet csinálni; fűteni és meleg vizet előállítani is. A napkollektor által felmelegített vízzel már nem tehetünk bármit, de éppen az előbbi kettőt – fűtés és melegvíz-ellátás – igen.

Egész lakóparkok, társasházak melegvíz-ellátása épült napkollektorra, aminek meg van az a hatalmas előnye, hogy meleg vízre télen-nyáron szükség van. Ezt télen kicsit rosszabb, nyáron sokkal jobb hatásfokkal tudja előállítani a napkollektor. Sőt, nyáron rendszerint nagyon sok felesleges energiája is marad, amivel kezdeni kell valamit, mert a túlhevülés tönkreteheti az egész berendezést. Ilyenkor szokott szóba jönni a medencefűtés – már akinek van medencéje.

A fűtés már bonyolultabb eset, mert – ugyanúgy, mint a napelemeknél – a napkollektoroknál is fennáll az a probléma, hogy télen – pont akkor, amikor a legtöbb fűtési energiára lenne szükség – van belőle sokkal kevesebb, nyáron pedig feleslegesen sok. Szerencsére a napkollektorra is igaz, ami a napelemre, hogy télen sem nulla a termelése, de sokkal kevesebb, mint nyáron. Egy másik problémát viszont a napkollektor jobban korrigál, mint a napelem; a napon belüli ingadozást. A nappal felmelegített meleg víz megmarad az esti, éjszakai felhasználásra is, ha elegendő van belőle. Ez a napelem által termelt áramra már nem igaz, vagy legalább is csak költséges akkumulátor beépítésével. A melegvíz-tároló tulajdonképpen egy energiatároló, ami sokkal kevesebbe kerül, mint egy akkupakk.

Padlófűtéssel ideális

Nézzük most meg, hogy a melegvíz-ellátáson túllépve, hogyan lehet hasznosítani a napkollektor meleg vizét a fűtésben. Azt már leszögeztük, hogy a vízmelegítő télen is működik, igaz rossz hatásfokkal, tavasszal és ősszel pedig egész jó hatásfokkal. A napkollektoros fűtés nagy előnye, hogy a kazánba a napkollektor által megtermelt hő segítségével előmelegített víz van már bevezetve, ami magasabb hőmérsékletű, mint a fűtésrendszerből visszatérő víz. Így annak újbóli felmelegítése kisebb energiát igényel. Ez olyan fűtési rendszereknél előnyös, melyek viszonylag alacsony hőmérsékleten működnek. A radiátoros fűtési rendszerek esetén a radiátoroktól a kazánba visszatérő víz 50-60 °C hőmérsékletű, míg a padlófűtéses, falfűtéses rendszerek esetén a visszatérő víz hőmérséklete 25-30 °C körüli. Energiatakarékos, napkollektoros fűtés használatakor a legjobb hatás elérése érdekében a hagyományos lemez radiátorokat javasolt átcserélni alacsony hőmérsékleten üzemelő radiátorokra. Így a radiátoros fűtési rendszerek is előnyösen kapcsolhatók energiatakarékos fűtéshez. A padlófűtéses, falfűtéses rendszerek egyébként lényegesen korszerűbbek és költséghatékonyabbak, mint a radiátoros rendszerek.

A napsütés,  illetve szórt fény hatására a napkollektorokban lévő folyadék felmelegszik. A napkollektoroknál elhelyezett hőmérsékletérzékelő a folyadék emelkedő hőmérsékletét érzékeli, majd továbbítja a hőmérséklet értékét a szolár munkaállomáshoz. A szolár munkaállomás vezérlője az előre beprogramozott értékek alapján, amennyiben a hőmérséklet eléri a kívánt értéket, úgy beindítja a keringtető szivattyút. Így a napkollektorok által felmelegített folyadék eljut a víztartályban lévő csőkígyóba, a hőcserélőbe. A csőkígyó átmelegszik, és a körülötte lévő víz hőmérsékletét megnöveli. Így a víztartályban (puffertartályban) lévő víz egyre melegebb és melegebb lesz. Ez az előmelegített víz van továbbvezetve a kazánhoz. Így valósul meg az energiatakarékos, kisebb gázfogyasztást igénylő fűtés.

Tavasszal, ősszel be sem kell kapcsolni a gázkazánt

Itt tehát nem váltjuk ki a gázkazánt – vagy más hőtermelőt –, csak a napkollektor által előmelegített víz felfűtéséhez annak már sokkal kevesebb energiára van szüksége. Egy jól megtervezett rendszer képes a fűtésszezon elején és végén 100%-ban kiváltani a hagyományos kazánt. Így ebben az időszakban be sem kell kapcsolni a gázfűtést! Télen a költségcsökkentés ezen a módon 15-30% közötti lehet. Olyan épületek esetén melyek megfelelő szigeteléssel és nyílászárókkal vannak ellátva, ez az arány még ennél is magasabb mértékű.

Napkollektoros fűtés rásegítésre mindenképp vákuumcsöves napkollektorok javasoltak. Ennek az az oka, hogy ezek a napkollektorok mintegy 40%-kal kisebb hőveszteségűek, mint a sík napkollektorok. Ez pedig télen nagyon sokat számít. A vákuumcsöves napkollektorok további előnye – téli használat esetén – az is, hogy a gömbölyű felületük miatt a nap hosszabb ideig éri őket merőleges beesési szögben. Az általános tapasztalatok alapján minden fűtendő 5-10 m2-nyi épületterülethez, minimum 0,5-0,9 m2 napkollektor felület szükséges vákuumcsöves napkollektorok esetén, míg 1 m2 sík kollektorok esetén. És kell még egy megfelelő méretű puffertartály is. Minden 1 m2 napkollektor felülethez minimálisan 60-80 liter, de inkább 100 liter víztároló kapacitás javasolt.

Említettük már, hogy a nyári időszakban kezdeni kell valamit a napkollektor túlmelegedésével. Ahol nincs mód a felesleges energiával medencét melegíteni, ott a nyári időszakban a napkollektorokat le kell takarni. Ez amiatt célszerű, mert a szolár folyadék – ami a napkollektorok gyűjtő részében található – 180-300 fokos hőmérsékleten felforr, ami a rendszer károsodását okozhatja.

Elhelyezés, tájolás

Érdemes tudni, hogy a napkollektorokat (típustól függően) nem csak tetőre, hanem erkély fölé, erkély elé, parkoló fölé, szalonnasütő fölé vagy akár közvetlenül a talajra is, tehát szinte bárhová el lehet helyezni. A hatékonyság szempontjából a legjobb megoldás az lenne, ha a napkollektor mindig a nap felé nézne, azaz merőlegesen esnének be rá a napsugarak. A napkövető mechanikát és napkövető elektronikát azonban kicsi és közepes napkollektoros rendszerekre vonatkozóan ma még rendkívül drága lenne megvalósítani.

Ennek hiányában fokozott jelentősége van a tájolásnak. Délkeleti napkollektor tájolás azért nem javasolt, mert a délután közepén járó nap már szinte semennyire nem sütne rá az ilyen tájolású napkollektorra. A Délnyugati napkollektor tájolásra pedig a délelőtt közepén járó nap nem sütne még rá. Ideális helyzetek ritkán adódnak, így ha választani lehet a dél, délkeleti irány és a dél, délnyugati irány között, akkor az utóbbi javasolt, ugyanis a délelőtti napnak Magyarországon általában még nincs olyan ereje, mint a délutáninak. Amennyiben a tető kelet-nyugati tájolású, az egész napkollektor felületet a nyugati tetőre kell elhelyezni. Általában a nyugati tető felületet kevesebb eső, jégeső, vihar éri, magasabb a külső napi átlag hőmérséklet, így a nyugati tájolású napkollektor felülettel magasabb teljesítmény érhető el, mint a keleti tájolásúval.