A napkollektorokat gyakran összekeverik a napelemekkel, de a két technológia merőben különbözik egymástól, hiszen a napelem elektromos energiát, míg a napkollektor hőenergiát termel. A napkollektorok hatásfoka számos környezeti viszonytól és hatástól függ. Az alábbiakban a napkollektorok hatásfokáról és az azt befolyásoló tényezőkről olvashat a kedves érdeklődő.
Napkollektorok Magyarországon
Magyarországon a napsütéses órák száma évente átlagosan eléri a 2000-2200 órát. Az ország északi és déli területei között azonban több mint 200 órás eltérés van. Ezzel szemben Németországban a napos órák száma 1400-1800 körüli éves átlagot mutat. Ebből látható, hogy Magyarország ilyen szempontból jobb helyzetben van.
A napkollektorok hatásfoka hőmérsékletfüggő, ami főképp a rendszerben keringő közeg és a környezeti levegő hőmérséklet különbségétől függ, minél nagyobb ez az eltérés, annál rosszabb a hatásfok. Ebből következik, hogy alacsonyabb hőmérsékleten romlik egy napkollektor hatásfoka, így télen, amikor igazán szükségünk lenne például meleg vízre, rosszabb hatásfokkal üzemel a napkollektor rendszer.
Összességében megállapítható, hogy hazánkban nagy potenciálja van a napkollektorok telepítésének, hiszen országunk éghajlati adottságai rendkívül kedvezőek.
Ha a napkollektor fogalmáról szeretne olvasni, akkor a Mi a napkollektor? című cikkünket is ajánljuk.
Napkollektorok felépítése
Felépítés szerint megkülönböztethetünk sík, valamint vákuumcsöves napkollektorokat.
Síkkollektor
A síkkollektor a Nap energiáját az abszorbernek nevezett fémlemezen gyűjti össze. A modern, szelektív bevonatok, melyeket a jobb fényelnyelő képesség elérése érdekében alkalmaznak, többrétegűek. Ezek a bevonatok a rövid hullámhosszú napsugárzást elnyelik, míg a saját, “kollektorról induló” hosszú hullámhosszú sugárzásukat nem engedik át, hanem visszaverik a kollektor felületére, így a veszteségeket is csökkentik. Főbb részei: kollektorház, elnyelő lemez (abszorber), csővezeték, hőszigetelés, üvegfedés.
Vákuumcsöves kollektor
A vákuumcsöves kollektor a legbonyolultabb felépítésű rendszer a három típus közül. Vákuumozott üvegcsövekben helyezik el a szelektív bevonatos fémfelületű abszorbert, mely vagy cirkuláló folyadékot melegít, vagy folyadék/gőz állapotváltozást okoz. A vákuum miatt a lehető legalacsonyabb mértékűre tudjuk csökkenteni a kollektor és a környezet között fellépő hőáramot.
A Magyar Napelem Napkollektor Szövetség ingyenesen és kötelezettségektől mentesen biztosítja Önnek a napelem és napkollektor árajánlat kérés lehetőségét 300 megbízható, elismert tagvállalataitól!
Napkollektor hatásfoka
A természeti adottságokból és a különböző napkollektor típusokból is jól látható, hogy a napkollektorok hatásfoka közel sem állandó érték.
A napkollektor a felületére érkező napsugárzásnak csak egy részét alakítja át hasznos hőenergiává. Hasznosított hőenergiának, aminek az átlagértéke 20-80% körül mozog, azt nevezzük, amit a hőhordozó közeggel elvezetünk a napkollektorból.
Napkollektor hatásfokának számítása
A napkollektorok hatásfokát az alábbi, nemzetközi szabványok által elfogadott összefüggés szerint szokás megadni:
η = η0 – a1 ΔT/ G – a2 (ΔT)²/G
Ahol:
- η: a napkollektor hatásfoka,
- η0: a napkollektor optikai hatásfoka,
- a1: az elsőfokú hőveszteségi együttható,
- a2: a másodfokú hőveszteségi együttható,
- ΔT: hőmérséklet különbség ΔT = (tkollektor – tlevegő)
- tkollektor: napkollektor közepes hőmérséklete tkollektor= (tki + tbe)/2
- tki: a napkollektorból kilépő közeg hőmérséklete,
- tbe: a napkollektorba belépő közeg hőmérséklete
- tlevegő: a környezeti levegő hőmérséklete
- G: a napkollektor felületére érkező globális napsugárzás
A hatásfok fenti képlete egy másodfokú görbe egyenlete, melynek matematikai formátuma:
y = b0 + b1 *x + b2 *x²
Ahol:
- b0 = η0
- b1 = -a1
- b2 = -a2 *G
- x = ΔT/ G
A hatásfokgörbét az x = ΔT/ G {°Cm²/W} független változó függvényében szokás ábrázolni, az alábbi képlet szerint:
η = η0 – a1*x – a2*G*x2
Mielőtt azonban mindenki megriadna eme bonyolult képletektől a napkollektor hatásfokára irányuló kérdésben a legfontosabb továbbra is, hogy azok hatásfoka függ elsődlegesen a napsugárzás intenzitásától, valamint másodlagosan a napkollektor és környezete közötti hőmérséklet különbségtől.
Emellett, mivel nem állandó értékről beszélünk, hiszen pillanatnyi értéke különböző értékektől függ, ezért ahhoz, hogy a napkollektorok egy hatásfok értékkel minősíthetőek legyenek, a hatásfokgörbe egy jellegzetes üzemmódra vonatkozó pontját szokás megadni, mint jellegzetes hatásfokot és ez alapján azonosíthatóak az egyes napkollektorok hatásfokuk által.
