Címke: tervezés

Napkollektor energetikai tervezése

Energiatakarékos családi ház tervezés

Az épületek adják a világ energiafelhasználásának legnagyobb hányadát – közel 40%-át – mely a hűtésből, fűtésből és a világításból tevődik össze. Az energia felhasználás hatékonyságának növelése elérhető az új és a meglévő épületekben is. Az új épületek úgynevezett passzív házak nagyon alacsony energia felhasználással üzemeltethetők míg a régi épületek átalakításával energia szükségletük jelentősen csökkenthető, mindez csak tervezés kérdése.

Viszonylag kis napkollektor felülettel (5m²) az éves melegvíz szükségletet közel 70%-ban elő lehet állítani egy családi házon, ezzel a teljes hőszükséglet 14%-a fedezhető. Ha a napkollektorokkal a fűtés rásegítés is cél, akkor látható, hogy a hideg téli hónapokban nagy napkollektor felülettel is csak viszonylag szerény eredményt lehet elérni, az átmeneti időszakokban (tavasszal és ősszel), viszont akár 100%-ban is fedezhető kollektorokkal a fűtés hőigénye.

Napkollektorokkal tehát Magyarországon reális beruházás mellett nem lehet ugyan 100%-ban fedezni az épületgépészeti hőigényeket, de jelentős mértékű, akár 60-70%-os éves megtakarítás is elérhető. Mint építész és mint energetikus is azt mondom, hogy ez hatalmas mennyiségű energia, amit nem lenne szabad veszni hagyni.

Napkollektor

Napkollektor

A napkollektorokat általában az épületek tetőfelületére szerelik fel. Természetesen fontos, hogy a felszerelés a tető beázásának veszélyeztetése nélkül történjen, az alkalmazott tartószerkezetek karbantartást, festést ne igényeljenek, élettartamuk legyen azonos, vagy hosszabb, mint a kollektoroké.

Ügyelni kell az esztétikus és praktikus elhelyezésre is. A kollektoroknál a jó tájolás és dőlésszög fontos, de nem annyira, hogy e cél érdekében megérné a kollektorokat a tető síkjától jelentősen eltérő síkba kiemelő, robosztus és ronda tartószerkezetre felszerelni. Az építész természetesen megpróbálja a lehető legesztétikusabban kialakítani a rendszert. Nem szerencsés az sem, ha több, eltérő tájolású kollektormezőt alakítanak ki. Az ilyen rendszer csak akkor működhet helyesen, ha az egyes mezőket hidraulikailag és szabályozás tekintetében is külön választják. Vagyis minden eltérő kollektormezőhöz külön szivattyút és előremenő csővezetéket, valamint külön kollektor érzékelőt kell beépíteni. Gondosan kell eljárni a külső térben vezetett kollektor köri csővezetékek hőszigetelésénél is. A legjobb megoldás, ha minél kevesebb csövet vezetnek a szabadban. Ha ez mégis szükséges, akkor az alkalmazott hőszigetelésnek UV-állónak kell lennie. Ilyen pedig habosított szigetelőanyagban nincs, legfeljebb csak olyan, ami egy kicsivel később megy tönkre. Ezért az ilyen szigetelést le kell festeni speciális védőfestékkel, de még jobb, ha alumínium keményhéjalást alkalmaznak. Ez utóbbi véd a madarak és a rágcsálók ellen is.

A napkollektoros rendszerek szabályozásának tervezése során az alapvető feladat az, hogy a kollektor köri szivattyút a kollektorok és a fűtött közeg közötti hőmérséklet különbség függvényében kell vezérelni. A szivattyú csak akkor járhat, ha a kollektorok hőmérséklete megfelelő értékkel magasabb a fűtött tároló hőmérsékleténél. Csak a kollektorok abszolút hőmérsékletének mérése (pl. egy termosztáttal) tehát nem elegendő. A legegyszerűbb, egy tároló fűtésére alkalmas szivattyús napkollektoros rendszert is hőmérséklet-különbségre kapcsoló szabályozással kell ellátni. Az ilyen szabályozáshoz minimum két érzékelő tartozik. Egyikkel a kollektorok, másikkal a fűtött tároló hőmérsékletét kell mérni. Nagyon fontos, hogy az érzékelők megfelelő módon, és megfelelő helyen legyenek. A kollektorok hőmérsékletét ott kell mérni, ahol a hőmérséklet közel megegyezik a kollektorból kilépő hőmérséklettel. A legtöbb gyártó erre a célra érzékelő hüvelyt tervez és helyez el a kollektorban, vagy a csatlakozó készletben. Gyakori hiba, hogy a kollektor érzékelőt egyszerűen a csővezetékre bilincselik, ráadásul a kollektortól viszonylag messze és a kilépő csonktól lejjebb. Az ide helyezett érzékelő csak jelentős késéssel, vagy egyáltalán nem reprezentálja a kollektorok hőmérsékletét. Fontos a tároló érzékelő elhelyezése is. A tárolókban a víz hőmérséklet szerint rétegződik, ezért nem mindegy, hogy milyen magasságban helyezik el az érzékelőt. Belső hőcserélő esetén a hőcserélő magasságában, külső hőcserélő esetén pedig a szívócsonk közelében kell mérni a puffer tároló hőmérsékletét.

Szintén gyakori hiba, hogy elkészül a kollektor köri csővezeték, de elfelejtenek vezetéket kiépíteni a kollektor érzékelő számára. Fontos, hogy erre a célra egy legalább 0,75mm2 keresztmetszetű, kéteres, az épület erősáramú vezetékeitől független, kábelt kell kiépíteni.

A mai napkollektoros rendszerek szabályozása természetesen a fentebb leírt egyszerű hőmérséklet-különbség kapcsolásnál lényegesen összetettebb is lehet. A korszerű mikroprocesszoros szabályozók számtalan funkcióval rendelkeznek, pl. több tároló és kollektormező szabályozására alkalmasak, változtatják a normál szivattyúk fordulatszámát, hőmennyiséget mérnek, rétegtöltést és bonyolult előnykapcsolási sorrendeket tesznek lehetővé… stb. Célszerű azonban törekedni a minél egyszerűbb, a felhasználó számára is áttekinthető energiatakarékos rendszer kialakítására, építészeti tervezésére.

Esővíz hasznosítás

Csapadék hasznosítás tervezése

Mindenekelőtt vizsgáljuk meg azokat az adatokat, amelyek nem változnak, máris tisztábban fogunk látni. Egy átlagos háztartásban a vízfogyasztás 120-150 liter/fő/nap. Azt már tudjuk, hogy a teljes vízszükségletnek körülbelül a felét ki lehet váltani esővízzel, tehát egy családban, ahol a mosást és a WC öblítését is esővízzel végzik, egy fő egy nap alatt 60-75 liter esővizet használhat fel. A másik fontos tényező, és számításunk alapja a tetőnk nagysága. Úgy kell számolnunk, hogy 100 m² tetőről egy évben annyi köbméter vizet tudunk összegyűjteni, ahány milliméter csapadék esik a mi térségünkben, osztva tízzel. Hogy érthető legyen: Ha 100 m² a tetőfelület, ahonnan tudjuk gyűjteni az esővizet, és egy évben 500 mm csapadék hullik, akkor abban az évben 50 m³ vizet tudunk összegyűjteni. Egy 200 m²-es tetőről már 100 m³ is összejön.

Már csak azt kéne tudni, hogy hol mennyi eső esik, igaz? Készítettünk erre egy szemléltető ábrát (kattintson a képre a teljes mérethez!):

Esővíz

Esővíz

Az építész gyakorlati tanácsai

1. Ereszeket helyezni minden olyan tetőre, tehát garázs, félszer, fáskamra, szerszámos bódé, stb. tetejére is, amelyekről a csapadékot be lehet gyűjteni.

2. Tanácsos hajlékony drót rácsokkal védeni az ereszeket, hogy a falevelek ne kerüljenek a víztárolóba. Az eresz lemenő csövének a bejáratára feltétlenül rácsot kell tenni, az esetleges madártetemek, ill. rágcsálók megállítására. Minden esetben lombhullás után az ereszeket ki kell tisztítani. Ereszeket több anyagból lehet készíteni. Legjobbak a műanyag, cink, valamint a kerámiából készült ereszek. Elfogadható még az aluminium, bár ekkor ellenőrizni kell a vízben lévő aluminium mennyiségét. Ha a koncentráció meghaladja az ivóvóz minőségi szabványait, a vizet ivásra csak fordított ozmózis rendszerrel használjuk. Kerüljük a vörösréz ereszeket. A cinkkel ellentétben, a réz a gyengén savas esővízben oldódik. Az oldott rézionok a vizben lévő baktériumokat megölik. A begyűjtött vizet tehát, iváson és főzésen kívül mindenre lehet használni. Ivóvíz előállítására itt is fordított ozmózis rendszert kell használni. Kerüljük a fából készült ereszeket, amelyek a baktériumok számát nagyban növelik a tárolóban.

3. Az ereszek által begyűjtött vizet először egy kb. 100 literes beton, vagy más vízhatlan anyagból készült ülepítő medencébe kell vezetni. Az ülepítő medencét úgy kell kialakítani, hogy annak viszonylag könnyű fedelét felemelve, azt könnyen ki lehessen néha takarítani, a keletkező iszapot eltávolítani. A fedél jól zárjon. Az algásodás elkerülésére az ülepítőben lévő vizet fény nem érheti. Ügyelni kell arra is, hogy az ülepítőbe egerek, patkányok, békák ne hatolhassanak be. Az ülepítő túlfolyója egy kb. 100 mm-es átlmérőjű műanyag cső, ami az ülepítőn belül egy lefelé fordított könyökcsővel kezdődik. Ez akadályozza meg az úszó szennyezés víztárolóba folyását.

4. Az ülepítő medence túlfolyója a derítő tartályba folyik. A derítő tartály vizét viszont a tárolóba önti. A derítő és a tároló összes térfogatát a gyűjtő tető vízszintes vetületéből kell kiszámítani. Minden négyzetméter tetővetületre legalább 150 liter, tároló térfogat szükséges. Tehát pl. egy 10×10 méteres ház tetejéről lefolyó víznek 15 köbméteres tároló (derítő + tároló) térfogat szükséges. Ha ennél kisebbet teszünk, esős időszakban vizet veszítünk, ami szárazság idején hiányozni fog. Jobb tehát inkább túl nagyra tervezni a víztárolót, mint túl kicsire. A derítő a tároló térfogatának kb. az egy ötöde.

5. Ha nyaralónkat akarjuk esővízzel ellátni, figyelembe kell venni a ház időszakos használatát. Ott akkor a legnagyobb a vízfogyasztás, amikor nem esik az eső: nyáron. Dél-Franciaországban, ahol a csapadékviszonyok a magyarországiakhoz hasonlóak, a nyaralókhoz épített víztárolók térfogata 100 négyzetméteres tetőhöz meghaladja a 20, néha 30 köbmétert is. Így lehet csak a nyári vízellátást maradéktalanul biztosítani.

6. A derítő és a tároló föld alatt van (nagyon fontos!) és betonból (tehát nem műanyagból vagy fémből) készül. A vizet benne fény nem érheti. A bejárati akna fedele könnyű alumínium- ill. acéllemez. A túl súlyos betonfedelet mellőzzük. A nyílás legyen elég nagy ahhoz, hogy karbantartásra létrával le lehessen menni és onnan esetleg egy testes személy is ki tudjon jönni egy telt vödörrel a kezében. Nagyobb víztárolók mennyezetére célszerű egy vízhatlan világítást elhelyezni. Ez megkönnyíti a karbantartást. A víztároló, az ereszek lemenő csövén keresztül szellőzik. Külön szell őztetése nem feltétlenül szükséges.

7. Mind a derítő, mind a tároló padlózata egy-egy zsomp felé lejt. Ebbe a zsompba kerül majd egy búvárszivattyú, a tisztítás- ill. karbantartásból eredő szennyes víz könnyű eltávolítására.

8. A derítő és a tároló belső falait nagyon sima, cementben gazdag vakolattal kell ellátni. A padlózatra, de csak a padlózatra, a karbantartás megkönnyítésére olcsó csempét is tehetünk.

9. A tárolóból a vizet egy hidrofor szivattyú nyomja a házi vezetékrendszerbe. A hidrofor fagymentes helységben van. A költséget a hidrofor megválasztásánál nem kell kímélni: a zavartalan üzemeltetésre, jó minőség szükséges. Részesítsük előnyben azokat a szivattyúkat, amelyeknek a nyomás és a vízhozam kiegyenlítésére, nyomótartályuk is van. Ha lehet, a hidrofor szívócsövének a végére egy úszóval ellátott szívószelepet teszünk. így mindig kb. 20 cm-re víz felszíne alatt vesszük vizet ott legtisztább a tárolóban lévő vízmennyiséget egy légszintmérő sítségével lehet pontosan meghatározni. Pl. a konyhában, vagy egy m ű szaki helységben elhelyezett müszert egy vékony cső köti össze a tároló aljával. Az ilyen légszintmérő kkel mérik a folyadékszintet afűtőolaj tartályokban.

10. A hidrofor nyomócsövére két lezáró csap közé egy nagy hozamú (kb. 50 cm-es) 10 mikronos likacsú szűrőt helyezünk. Szennyezett levegőjű vidékeken tanácsos még egy 25 mikronos előszűrőt a 10 mikronos elé helyezni. Az innen kijövő szűrt víz minden használatra jó, csak közvetlen ivásra nem, bár figyelmetlenségből elfogyasztott kis mennyiség semmi betegséget nem okozhat, még gyermekeknél sem. Csupán nem tanácsos ezt a vizet rendszeresen ivásra használni; fogmosásra igen.

11. A hidroforral ellátott belső házi csőrendszert a városi vízhez képest túl kell méretezni. A fél colos csövek helyet egy colos csöveket kell beszerelni. Ezzel a több csap nyitásakor keletkező nyomáscsökkenést megelőzhetjük. A kereskedelemben található csövek (horganyzott vas, vörösréz, műanyaggal bélelt alumínium, PVC, stb.) az esővíz felhasználására megfelnek.