Ez az összefoglalás még 2012 júliusában íródott a tervezési fázis kellős közepén, a kivitelezést megelőzően, így a szöveg egyes részei ennek megfelelően még jövőbeli dolgokra utalnak. Az azóta aktuálissá vált dolgokat (kék színnel) kommenteltem.

A következőkben összefoglalom az otthoni családi házra tervezett egyedi levegős napkollektor kialakítását. Az összefoglalás 3 fő részből tevődik össze.

• Az első részben a ház alapvető műszaki és fűtési igényeit ismertetem
• A második rész magával a rendszer bemutatásával foglalkozik.
• A harmadik részben pedig a kalkulált éves fűtési költségmegtakarítást és megtérüléseket tárgyalom.

Ahogy említettem a kollektor kialakítás leghatékonyabb típusának kiválasztására egy három különböző időpontban (egyenként 4 nap) lefolytatott kísérletsorozat szolgált, melyben két egyenként 2 m² felületű kísérleti kollektor alakítottunk ki a párhuzamos mérési lehetőségek biztosítása céljából. A kollektorok műszaki kialakítását időközben változtattuk. A kijövő hőmérséklet és áramlási sebesség adatokból kalkulálható volt a kollektorok leadott hőteljesítménye. A kísérlet eredményeként meghatározásra került a leghatékonyabb kollektor kialakítás, mely még költséghatékonyan alkalmazható.

A családi ház korábbi paraméterei, energetikai jellemzőinek bemutatása

A ház fűtése alapvetően földgázzal történik. Az épület nyílászáró cseréje ez év júniusában zajlott, a külső szigetelése várhatóan októberben valósul meg (ez így is történt). A háznak déli utcafronti homlokzata van ezért a kollektorok számára korlátozott felület áll rendelkezésre és emellett a kialakításban az esztétikai tényező is fontos szerepet játszik.

A ház felső padlás szobája jelenleg tároló funkciót lát el és a jövőben sem fog lakószobaként funkcionálni, ezért a felső szint fűtésével nem kalkuláltunk.

Kizárólag a lenti helységek fűtés rásegítésére koncentráltunk. A két utcai szoba (sárga, piros) valamint az északi oldalon lévő nappali szoba fűtésrásegítése volt az elsődleges szempont. 

Alapadatok:

Fűtött alapterület: 116 m²; Gáz fűtőértéke: 33,21 MJ/m³; Gázkazán hatásfok: 70 %; Gázár (E-ON): 3,415 Ft/MJ; Gáz alapdíj: 1270 Ft/hó

Mért fogyasztási értékek alapján kalkulált átlagos gázfogyasztás: 2605 m³/év (60559 MJ; 16743 kWh)

A fogyasztás alapján kalkulált éves fűtési költség: 222 049 Ft, mely természetesen a fenti görbéhez hasonló éves eloszlást mutat (a januári hónapban a legmagasabb (56 399 Ft) az értéke).

Alapvetések, amit érdemes tudni napkollektor kialakításánál:

Napsugárzás beesési szöge:

Nyilvánvaló minél merőlegesebb a napsugár beesési szöge egy felületre, annál nagyobb mértékben nyelődik el, vagyis annál több napenergia hasznosul a felületen.

A Nap télen (dec 21) írja le a legalacsonyabb pályát, nyáron (jún 21.) pedig a „legmagasabb” pályát, vagyis a beesési szöge folyamatosan változik. Télen mivel alacsonyabban van ezért a függőleges felületek nyelnek el több energiát, nyáron nyilván a vízszintesek (ahogy látható is az alábbi görbén).

Ha egész évben szeretnénk napenergiát hasznosítani akkor a legoptimálisabb dőlésszöge a felületnek az adott hely északi hosszúsági kör + 15^o (vagyis 44^o északi hosszúság esetén 69^o).

Levegős kollektor dőlésszöge

A levegős kollektor levegőáramlás szempontjából annál hatékonyabb minél függőlegesebb és minél magasabb, azaz 90^o-os meredekség a legoptimálisabb. Az áramlás miatt legfeljebb 60^o-ig hajlítható, ettől nagyobb mértékben való megdöntése már jelentősen rontja a hatékonyságot.

Napsütéses órák száma

A fenti görbékről az olvasható le, hogy az adott szélességi körön az év folyamán elméletileg mennyi napsugárzás érkezik adott dőlésszögű felületre. Azonban a valóságban az ég nem mindig derült, ezért ezeket az értéket korrigálni kell a napsütéses órák számával, hogy megkapjuk a valós besugárzás értékeket.

Tervezett kialakítás

 A fentiek alapján látható, hogy amire törekedni kell:

• A déli felületen minél nagyobb kollektor felület kialakítása, lehetőleg 60-70^o-os dőlésszöggel (azonban januárban a függőleges felületek jobban dolgoznak).
• A kollektorban felmelegített levegő lenti helységekbe történő eljuttatása

Kollektor elhelyezés

A fenti képeken látható, hogy optimálisan a következő felületeken (fekete téglalap) helyezhető el kollektor (bal oldali képen akár még a széldeszka helyére is).

A baj a fentiekkel, hogy a ferde kollektor felület kialakítása jóval hatékonyabb, mint a függőleges felületeké, ezért törekedni kell inkább a ferde felületek kialakítására is. Mivel a ház kívülről szigetelésre kerül ezért akár új, a kollektorokhoz jobban illő burkolatot is lehet adni a háznak, illetve gondolkodni lehet a ház átalakításában.

A kollektor kialakításra és a ház utcafrontjának átalakítására rengeteg verzió született, amiket most nem részletezek, az egyik legelvadultabb a következő volt:

 Végül aminél maradtunk az a következő verzió:

A két szélső függőleges kollektor a két utcai szobát látja majd el meleg levegővel, a fenti ferde kollektorok pedig a hátsó északi szobába táplálják majd a meleget.

A függőleges középső kollektorról (szürke rész a fenti képen) végül is lemondtunk, mert nem lett volna költséghatékony a kiépítése. (Ugyanis az is a hátsó északi szobába vitte volna a meleg levegőt, azonban a vezetékhálózat kialakítása és a vezetékek elrejtése igen költséges lett volna és a függőleges felület ráadásul nem is annyira hatékony napenergiagyűjtő).

Belső csőhálózat

A szélső függőleges kollektorok benti kialakítása végül is nagyon egyszerű. Látható, hogy két lyuk kerül kiépítésre. Belülről annyi fog látszani, hogy a lenti lyukra egy fürdőszobai elszívó ventillátorokhoz hasonló kinézetű ventilátor kerül beépítésre, a fenti lyukra meg egy zsalus elzáró szerkezet. Működése során egy termosztát érzékeli a kollektor hőmérsékletét, ha 30 ^oC felett lesz akkor a ventilátor bekapcsol és elszívja a levegőt a szoba aljáról. A kollektorba felmelegszik a levegő majd a légáramlás miatt nyitott zsalun beáramlik a meleg levegő. 

A ferde kollektorokból lejuttatatni a meleg levegőt már egy kicsit bonyolultabb dolog és költségesebb is.

A fenti kép északi oldalról mutatja a házat. (A bal alsó sarkában látható az elsődlegesen fűtendő helység. A jobb felső sarokban az utca fronti ferde kollektorok vannak hátulnézetben.) A képen bal oldalt látható kollektorba a levegő elszívása a jó keveredés miatt a középső szobából (előszoba) történik, a jobb oldali kollektor esetén pedig (technikai nehézségek miatt) a padlásszobából. Ezekben a vezetékekben lesz elhelyezve  az elszívó csőventillátor, vagyis a lakótéren kívül kerülnek majd, így ezeknek a zajhatása minimális.

A kollektorokból a meleg levegő elvezetése pedig egy közös vezetéken keresztül történik majd és az északi szoba felső részén kerül be a lakásba.

Éves költségmegtakarítás, megtérülési idő

…és akkor mennyi az annyi?

Tehát épül összesen:

-          6 m² 90^o-os kollektor felület (2 db lenti szélső kollektor) és

-          12 m² ~62^o-os kollektor felület (2 db fenti ferde kollektor)

A ház fűtési időszak alatti gázigénye és annak eloszlása:

Ugyanez az energiaigény a fenti kollektor felületekkel a következőképpen alakul:

Vagyis kiolvasható, hogy elvileg októberben, novemberben valamint márciusban és áprilisban nem is kell bekapcsolni a gázfűtést. Megfelelő időjárási körülmények között, megfelelő hőtárolással (szigetelt lakás megfelelő hőtároló tömeggel) tehát csak december, január és február hónapban kell a gázfűtéshez nyúlni).

Hogy az említett eltérés szemléletesebb legyen a fenti két táblázat grafikonosan is ábrázolva a következő képet adja:

(Ami tehát erről az ábráról is leolvasható, hogy a gázfűtés szükségességét a kollektorok mellett csak a kék oszlopok mutatják. a kollektorok nélkül a zöld oszlopok).

Éves megtakarítás

Vagyis elvileg évente 153 882 Ft zsebben marad jelenlegi (2012-es) gázárakon. Ami érdekesség, hogy ha nem építenénk meg a függőleges felületeket akkor ez a megtakarítás 133 287 Ft, vagyis így is 60 %-os. Tanulság, hogy elméletileg a ferde felület a „tuti befutó”

Költségek (csak anyagköltség):                                                               

Fenti kollektorokhoz a vezeték hálózat(ventillátorokkal):  160.000 Ft

csőszakaszok elrejtéséhez belső gipszkartonozás:          20.000 Ft

Fenti kollektorok (2 db) kialakítása:                                220.000 Ft

Összesen:                                                                   540.000 Ft

A kivitelezés, anyagbeszerzés csak augusztusban kezdődik úgyhogy ezeknek a munkadíja még szintén hozzácsapódik a költségekhez. Fogalmam sincs mennyi időbe fog kerülni. Bár ketten fogjuk megépíteni az édesapámmal, nagyjából 2 hetet irányoztam elő.

A későbbiekben a rendszer üzemeltetési költsége gyakorlatilag a ventillátorok működése a napsütéses órák alatt. A lenti ventillátorok egyenként 15 W fogyasztásúak a fentiek pedig 30 W-osak lesznek. Vagyis gyakorlatilag a négy ventilátor olyan mintha egy (2 x 30 W + 2 x 15 W) 90 Watt-os izzót égetnél, vagyis elhanyagolható.

Megtérülési időnek durván 4 évet lehet számolni csak anyagköltségek alapján. !!De ha a függőleges kollektorok nem épülnek meg akkor a bekerülési költség csak 400.000 Ft, vagyis a megtérülési idő csupán 3 év!!

Ha tetszett a cikk akkor lájkold a facebook oldalt és csatlakozz a közösséghez, hogy naprakészen értesülj a legújabb bejegyzésekről, a készülőben lévő részletes kollektor összeszerelési leírásról és az egyelőre még szabadalmi eljárás alatt lévő "találmányról", amit nemsokára közzéteszek. Ezt megteheted itt, vagy a főoldalon.

és ha tetszett akkor megosztani se felejtsd el a cikket, hogy máshoz is eljuthasson....

A bejegyzés trackback címe:

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.