Napehely napéldával a napehely napéldával - a kollektor a tárolóig

A készülődés eredménye egy egyszerű vázlat – tető a kollektorok helyzettel, csővezeték útvonala külön szakaszokkal és átjárásokkal, a tároló és a szivattyúegység pozíciója a kazánházban. Nem kell AutoCAD rajz, de a papíron kell lennie a munka megkezdése előtt.

Kollektorok szerelése a tetőn – rögzítés, meredekség és irány

A fizikai szerelés a tetőn kezdődik. Ez a fázis biztonsági szempontból nehéz (létrák biztosítása, biztosító kötelek, esetleg létrák több kollektor esetén), és legalább két dolgozót igényel – egy 2 m²-es kollektor 35–45 kg, és egyedül manipulálni egy dőlős tetőn veszélyes.

A tartószerkezet rögzítése

A rögzítés előtt szükséges meghatározni a gerendák helyét – vagy fémkeresztmetszet-detektorral (csavarok/klincsek), vagy vizuálisan a padlásról. A gerendákhoz történő rögzítés tetőhorgonyokkal a hagyományos megoldás dőlős tetők esetén házias tetőfedéssel (betonlap, kerámia lap). Páncélos vagy falcos tetőfedés esetén falc-klemmákat vagy ragasztott tartókat használnak.

A tetőhorgonyokat mindig közvetlenül a gerendákba kell rögzíteni, nem a latványba. A csavar minimális behatolása a gerendába 50 mm, ajánlott 70–80 mm. A horgonyoknak függőleges sorban kell lenniük (felülről lefelé), nem eltolva az oldalak mentén – különben a síneket nem lehet egyenletesen elhelyezni.

A sínek (alumínium vagy acél profilként) a horgonyokhoz rögzítve képezik az alapot, amire a kollektor klemmákkal rögzített. A sínek hossza a kollektorok számától és szélességétől függ. Két 1,23 m szélességű kollektor vízszintes elhelyezése esetén legalább 2,6 m hosszúságú sínt kell használni, hogy mindkét oldalon legalább 5–10 cm túlnyúlás legyen. A kollektorokat hidraulikusan sorosan vagy párhuzamosan kötik össze – több mint két darab esetén a párhuzamos bekötés jobb a kiegyensúlyozott áramlás miatt. További információ erről a témáról a cikkünkben: Hogyan helyezzük el és rögzítsük megfelelően a napkollektorokat a tetőn.

Kollektorok összekötése egymás között

A modern lapos kollektorok, mint például a lapos keret típusú IVAR.SOLAR 210 M5 napelem (1230×1696×86 mm, felület 2,09 m²), oldalsó keretoldalain ¾" külső menetes csatlakozókat tartalmaznak. Ezekre a csatlakozókra olyan szorítógyűrűt kell felszerelni, amely glikol- és 200 °C-os hőmérsékletálló tömítést biztosít – ez a szabály, a hagyományos gumitömítők itt nem használhatók.

Két kollektor soros bekötése esetén az első kollektor kimenete a második kollektor bemenetéhez rövid csatlakozóval csatlakozik (ez általában a kollektor szerelési csomagjának része). A kollektormező teljes bemenete és kimenete nyitott marad – ezek azok a pontok, ahova a napenergia rendszer csöve a kazánházba lefelé vezet.

Napenergia csővezeték – választás, szigetelés és útvonal

A napenergia csővezeték nem egy általános szerelőcső. Az elsődleges kör hőmérséklete teljes napsütés mellett és sztagnáció esetén (a szivattyú leállása) elérheti a 150–180 °C-ot. A szokásos lágy rézcsövek vagy műanyagcsövek (PEX, PPR) nem alkalmasak ilyen körülményekre. Általában az alábbiakat használják:

• Vastag réz R220 (Ø 15 mm vagy 18 mm) forrasztással összekötve (nem préseléssel, csak glikol- és magas hőmérsékletálló csatlakozók esetén)
• Nem rozsdaálló hullámos cső – rugalmas, ellenáll a magas hőmérsékletnek, könnyebben telepíthető korlátozott helyeken
• Előszigetelt dupla cső – ideális hosszú kültéri vagy nem fűtött területek esetén

A napenergia rendszerhez gyakran hasznos megoldás a nem rozsdaálló cső kaukum szigeteléssel dupla kábelbe (2× Ø 16, 10 m). Ez a megoldás mindkét elsődleges csövet (kimenet + visszatérő) egy csomagban tartalmazza kaukum szigeteléssel, ami ellenáll az UV sugárzásnak, és ugyanakkor tartalmazza a kollektor hőmérsékletérzékelő kábelét is. Ez jelentősen egyszerűsíti a szerelést, és elkerüli a külön kábelvédelmet a tetőről származó útvonalon.

Csővezeték szigetelése – miért és hogyan

A kültéri napenergia csővezetéknek UV sugárzással, legalább 150 °C-os hőmérséklettel és mechanikai terheléssel szemben ellenálló szigeteléssel kell rendelkeznie. A kaukum szigetelés (pl. Armaflex HT, Aeroflex) megfelel ezeknek a követelményeknek – a szokásos PE szigetelés nem alkalmas napenergia csövekre kültérben, mert hosszú távon a napsütés hatására repedezik. A minimális szigetelés vastagsága 19 mm a 18 mm-es csövek esetén, hidegebb régiókban 25 mm javasolt.

A belső csővezeték (a bejárat a házba a szivattyúegységhez és a hőtárolóig) általános EPDM szigeteléssel is szigetelhető, de a hőállóság legalább 100 °C kell legyen. A tömítések, ragasztó a szigeteléshez és a szalag – mindennek ezt a hőmérsékleti tartományt kell elviselnie.

Átjárás a tetőn és falon keresztül

Minden tetőburkolat átjárása vízszivárgás lehetősége. A piacon gumitömítők – úgynevezett „kelmák” vagy napenergia átjárók – állnak rendelkezésre, amelyeket a csővezeték telepítése előtt ráhúznak, és így szigetelik az átjáró helyét. Az átjáró rögzítése vízálló és hosszú távon ellenálló kell legyen. Soha ne csak ragasztóval vagy szilikonnal szigetelje az átjárót – ezek a anyagok nem bírják a hőmérsékleti sokkot.

A falon keresztüli átjárás a kazánházba szigetelhető minerális szigeteléssel és tartósan rugalmas ragasztóval (nem akrilátos ragasztóval). A csővezeték az átjáró helyén nem lehet mereven rögzítve – hőtágulás lehetőségét kell biztosítani (kb. 1,2 mm/m csővezeték 100 °C Δt mellett réz esetén).

A szivattyúegység és a tágulási tartály telepítése

A szivattyúegység a rendszer szíve. Tartalmazza a keringető szivattyút, a folyamatos szabályozót (folyamatos mérő), a biztonsági szelepet, a szervízhez szükséges golyós szelepeket, a levegőelvezetőt és a tágulási tartályhoz való csatlakozást. A modern egységekben a szabályozó közvetlenül be van építve.

Jó példa a gyakorlatból a IVAR.SOLAR K napelem szivattyúegység IVAR.SOLAR IMTDC szabályozással. Ez egy kompakt egység integrált differenciál szabályozással, amely a kollektor és a hőtároló közötti hőmérsékletkülönbség alapján működteti a szivattyút. Az IMTDC szabályozó lehetővé teszi a ΔT bekapcsolási értékek beállítását (tipikusan 6–10 °C) és a ΔT kikapcsolási értékek beállítását (tipikusan 3–4 °C), ami a rendszer megfelelő működésének alapja.

A szivattyúegység elhelyezése

A szivattyúegységet így kell elhelyezni:

• Mindig a visszatérő vonalon (hideg oldal a kollektor felől, meleg oldal a tároló felől) – így a szivattyú nem dolgozik a legmagasabb hőmérsékleteken, ezért hosszabb az élettartama
• A tárolóhoz minél közelebb, hogy a visszatérő kör rövid legyen
• Egyszerűen elérhető helyen karbantartás céljából – ne a tároló mögött, ne pedig létrával ellátott mennyezet alatt
• A szivattyú tengelye mindig vízszintes pozícióban (a nedves rotoros szivattyúsorozatok nem alkalmasak függőleges tengelyű működésre)

Dilatációs edény

A dilatációs edény biztonsági elem – elnyeli a folyadék térfogatát, ami a glikol/víz keverék hőtágulásából keletkezik a felmelegedéskor. A dilatációs edény térfogata a rendszerfolyadék térfogatából számítható (csőhálózat térfogata + a tárolóban lévő hőcserélő térfogata + kollektor térfogata) és a maximális működési nyomásból. Egy tipikus 2-kollektoros rendszer esetén ~15–20 m csőhálózattal a dilatációs edény 8–12 literes.

A dilatációs edényben lévő nitrogén előnyomása (beállítani kell a feltöltés előtt!) meg kell egyezzen a folyadékoszlop hidrosztatikus nyomásával a tartály elhelyezési helyétől a rendszer legmagasabb pontjáig (a kollektorokig). Egyszerű számítás: magasság h [m] × 0,1 = nyomás [bar]. Ha a tartálytól a kollektorokig 8 m a magasság, az előnyomás 0,8 bar. A gyakorlatban felfelé kerekítünk 1,0 barra, és hozzáadunk egy biztonsági tartalékot 0,2–0,3 bar, tehát az előnyomás = 1,0–1,1 bar.

Csatlakoztatás a tárolóhoz – napelemes hőcserélő és másodlagos kör

A napelemes rendszer tárolója eltér a hagyományos bojlerektől, mert egy második hőcserélőt (csövet vagy hengeres hőcserélőt) tartalmaz az edény alsó részén. Ez a hőcserélő a kapcsolatot biztosítja az elsődleges napelemes kör (glikol) és a másodlagos kör (ivóvíz) között. A két kör hidraulikusan elkülönített – a glikol soha nem keveredhet az ivóvízzel.

A bekötés egyszerű, de a csatlakozás sorrendje fontos:

• A kimenet (meleg közeg a kollektorból) a tároló hőcserélőjének alsó bemenetéhez vezet – tehát a meleg közeg az aljától felfelé halad, és a tároló aljától kezdve melegíti a vizet
• A visszatérő (lehűlő közeg) a hőcserélő felső kimenetéből indul vissza a szivattyúegységbe (visszatérő vonal)

Ez az ellenáramú elv (meleg közeg az aljától, hideg közeg a tetejétől) maximalizálja a hőátvitel hatékonyságát.

Hőmérséklet-szondák – a helyes elhelyezés a szabályozás alapja

A napelemes szabályozás összehasonlítja a kollektor hőmérsékletét (T1) a tároló hőmérsékletével (T2). Nélkülözhetetlen a helyesen elhelyezett és működő szonda, mert különben a rendszer nem tudja, mikor indítsa vagy állítsa meg a szivattyút. A kollektor szondája (T1) általában egy jégtartóban van elhelyezve, amihez a kollektor abszorberéhez van hegesztve – ez a pozíció minden kollektor típusra külön-külön jellemző, és a gyártó által meghatározott.

A tároló szondája (T2) egy jégtartóba kerül a tárolóban. A megfelelő magasság a tároló alsó harmada, hogy a szabályozás a hideg víz tényleges hőmérsékletére reagáljon (és nem a felületi meleg rétegre). Ilyen célra például alkalmas a 180 °C-os hőmérséklet-szonda jégtartóba; 2 m kábel vagy kevésbé kritikus alkalmazásokra a jégtartós hőmérséklet-szonda – PVC kábel 4 m; 95 °C. A tároló szondájánál figyelni kell: a 95 °C maximális hőmérsékletű szonda csak a tárolóhoz, nem a kollektorhoz való, mert ott a stagnáció esetén a hőmérsékletek meghaladják a 150 °C-ot.

A T1 szonda kábele ugyanazon útvonalon halad, mint a napelemes csővezeték – ha dupla izolált csővezetéket használnak kábellel, akkor a szonda kábele integrált és az izolációval védett. A T2 szonda kábele rövid, és közvetlenül a szivattyúegységben lévő szabályozóba vezet.

Belejtetés, levegőelvezetés és nyomásvizsgálat

Ez az a fázis, amikor a legtöbb probléma előjön – és ha rosszul végzik el, akkor a problémák csak egy szezon után jelentkeznek. A lépések a következők:

Glikolkeverék előkészítése

A főkör propilénglikollal és vízzel (soha etilénglikollal, mert az mérgező és nem megfelelő napkollektoros rendszerekben, ahol a fűtőfolyadék a fogyasztóvízbe kerülhet). Az arány a megkívánt fagyállóságtól függ:

• 40 % glikol / 60 % víz → védelem -25 °C-ig (tipikus magyar tél)
• 50 % glikol / 50 % víz → védelem -35 °C-ig (hegyvidéki területek)

A keveréket előre készítsük el egy kannisterben. Soha nem töltjük a rendszert tiszta vízzel – ha váratlanul megáll a folyamatos áramlás, a víz elpárologna és a csövezési rendszer a víz által nyújtott hőmérsékleti védelem nélkül maradna.

Belejtető eszköz

A napenergia-rendszer töltéséhez membránszivattyút használunk (kézi vagy elektromos) manométerrel. A lépések:

1. Összes levegőelvezető szelep és lefúvató szelep lezárása
2. A szivattyút a töltő szelepre csatlakoztatni (általában a szivattyúegység alsó oldalán)
3. A szivattyúegység kimeneti gömbcsapját a kollektor felé nyitni
4. Lassan szivattyúzni – a rendszert alulról felfelé töltjük, hogy a levegő a legmagasabb pontba (kollektor) jusson
5. A legmagasabb ponton (általában a kollektoron vagy a kollektor melletti levegőelvezető szelepen) fokozatosan nyitni a levegőelvezetést – amíg folyadék nem jön ki buborék nélkül
6. Nyomásvizsgálat: a rendszert 1,5× működési nyomásra fújjuk fel (ha a működési nyomás 3 bar, akkor a vizsgálat 4,5 bar), 30 percig hagyjuk – a nyomás nem szabad, hogy csökkenjen
7. A nyomást a működési szintre csökkenteni (tipikusan 2,5–3 bar hidegen)

A rendszerben lévő levegő a leggyakoribb oka a gyenge vagy egyenetlen áramlásnak az indítás után. Ha a töltés után a szivattyú működik, de az áramlás alacsony vagy nullához közeledik, akkor valószínűleg levegőhólyag van a rendszerben. Róla bővebben a cikkben: Elakadt vagy gyengén szivattyúzó napelemes szivattyú – okok és megoldások.

Első indítás és a szabályozó beállítása

A töltés és a nyomásvizsgálat után következik az első indítás. Ez az az időpont, amikor láthatjuk, hogy minden megfelelően működik:

• Indítsa el kézzel a szivattyúegységet (a szabályozó kihagyása) és figyelje az áramlási mérőt – megfelelő méretezés esetén 60–120 l/h áramlásnak kell lennie egy 2 kollektoros rendszerben
• Az áramlást a szivattyúegységen lévő szűkítőszeleppel szabályozni – túl magas áramlás csökkenti a kimeneti hőmérsékletet, túl alacsony áramlás növeli a hőmérsékletet, de csökkenti a leadott hő mennyiségét
• Állítsa be a szabályozó paramétereit: ΔT indítás 6–8 °C, ΔT leállítás 3–4 °C, a hőtároló maximális hőmérséklete 60–65 °C (a legionella elleni védelem érdekében legalább havonta egyszer fel kell melegíteni 65 °C-ra)
• Ellenőrizze az összes kötést a szivárgásra – az első napsütéses napon a melegített rendszerben a kötések kissé elmozdulhatnak

A szabályozó és szenzorok elektromos bekötése

Az elektromos bekötésnek meg kell felelnie a szabályozó gyártójának útmutatásainak. Alapvető szabályok:

• A szabályozó 230 V/50 Hz feszültségről működik – fázis, nulla, védővezeték (PE)
• A szivattyú a szabályozó reléjén keresztül van bekötve – soha közvetlenül a hálózatra
• A szenzorok kábelei alacsony feszültségűek (általában NTC termisztor, 10 kΩ ellenállás 25 °C-on) – külön vezetni a nagyfeszültségű vezetékektől, a szenzor kábel maximális hossza általában 30 m, erősítő nélkül
• A kollektor szenzorának kábele nem vezethető közös csövön a fővezetékkel – a vezeték hőmérsékleti sugárzása károsíthatja
• Összes külső kötésnek legalább IP54 védelmi osztályú burkolatban kell lennie

Gyakori hibák a gyakorlatból – mit kerülni

Éveknyi telepítések során bizonyos hibák ismétlődnek. Itt vannak a leggyakoribb:

• Helytelenül elhelyezett biztonsági szelep – a főkör biztonsági szelepe képesnek kell lennie a folyadék elvezetésére. Ha a biztonsági szelep kifolyócsöve lefelé vezet és elzárva van, akkor nyitásakor veszélyes lehet a forró glikol kilövete.
• Túl magasan elhelyezett hőtároló szenzora – a szenzor a felső, meleg réteget méri, és a szabályozó azt hiszi, hogy a hőtároló meleg, miközben a többi víz még hideg. A rendszer majdnem leáll, és az energiahasznosítás alacsony.
• Helytelen előnyomás a tágulási tartályban – ha az előnyomás túl alacsony, a membrána a tartályban folyamatosan összenyomott, és a tartály csak részben teljesíti a feladatát. A hőtágulás után a biztonsági szelep korábban nyit, mint kellene, és a rendszer veszít folyadékot.
• A hőszigetelés elvágva a szerkezeteken átvezetéskor – a hőszigetelés gyakran elvágódik vagy összenyomódik a szerkezeteken átvezetéskor. Ez a hely kondenzálódik, és rozsda alakul ki.
• Három vagy több kollektor soros bekötése – három vagy több kollektor soros bekötése esetén a hőmérsékletkülönbség az első és az utolsó kollektor között túl nagy, ami csökkenti az összes teljesítményt. A soros bekötés ajánlott maximum 2 kollektorra.
• Napenergia-hőtároló anélkül, hogy mágneses anódja lenne – a napenergia-hőtároló magasabb hőmérsékleten működik, mint a hagyományos bojler. Működő anód nélkül jelentősen csökken az élettartama. Az anódot minden 2 évben ellenőrizni kell.