Csővezetékek alkalmazása napkollektoros
rendszerekben
A napenergia tudástár legutóbbi
írásában azt vizsgáltuk, hogy milyen
méretű csővezetéket kell alkalmazni napkollektoros
rendszerekben. A vizsgálat a leggyakrabban alkalmazott
vörösréz anyagú csővezeték használatára
vonatkozott. A mostani írás azt veszi számba,
milyen egyéb csővezeték alkalmazható még
napkollektoros berendezések kivitelezése során.
Öt-tíz évvel ezelőtt napkollektoros rendszerek
kivitelezésénél szinte kizárólag
vörösréz csővezetéket alkalmaztak. Bár
ez még ma is kiváló megoldás, alternatívaként
megjelentek a különböző gyártmányú
egyenes és flexibilis rozsdamentes acélcsövek,
valamint a vékony falú, kívül horganyzott
ötvözetlen acélcsövek is. Ezek sok esetben
előnyösen alkalmazhatók, persze csak akkor, ha méretezésükkor,
kiválasztásukkor és persze a szerelésükkor
is kellő gondossággal és körültekintéssel
járunk el.
Csővezeték kiválasztásának
kritériumai
Napkollektoros rendszerek csővezetékének meg
kell felelnie az alábbi kritériumoknak:
- Magas hőállóság
- Nyomásállóság
- Ellenállás a propilénglikol közeggel
szemben.
Fenti kritériumok közül a legfontosabb a
hőállóság. Napkollektoros rendszerekben
nagyon magas hőmérséklet is kialakulhat. A síkkollektorok
maximális, ún. üresjárati hőmérséklete
általában 170-200°C, míg egyes vákuumcsöves
napkollektoroknál ez akár 250-300°C is lehet.
Ebből következik, hogy csak fém anyagú csővezeték
alkalmazható, tehát műanyag, ill. ötrétegű
cső nem.
Figyelem! Nagyon gyakran elkövetett hiba, hogy műanyag
csővezetéket alkalmaznak akkor, ha az építkezés
folyamán - egyébként bölcs előrelátástól
vezérelve – előre beépítik a falba,
vagy az elburkolt strangcsatornába a majdan, később
kialakítandó napkollektoros rendszer számára
a csővezetéket. Sajnos az így beépített
műanyag cső napkollektoros célra nem lesz majd felhasználható,
mert a magas hőterhelés miatt az valószínűleg
rövid időn belül tönkremenne.
A nyomásállóság szempontjából
már nem ennyire kritikus a helyzet, bár a napkollektoros
rendszerekben az üzemi nyomás is többnyire magasabb,
mint a fűtési rendszerekben. A magasabb nyomásra
azért van szükség, hogy a fagyálló
folyadék forráspontját meg lehessen növelni.
A jellemzően alkalmazott üzemi nyomás 2-4 bar (200-500
kPa), a biztonsági szelep pedig többnyire 6 bar (600
kPa) nyitónyomású. Néha, főleg magas
épületeken, nagy hidrosztatikus nyomáskülönbséggel
megvalósított rendszereknél 10 bar (1 MPa)
nyitónyomású biztonsági szelepet
is alkalmaznak. A fém anyagú csővezetékek
azonban ezeket a maximális nyomás értékeket
gond nélkül elviselik.
A harmadik kritérium, a propilénglikol fagyálló
közegnek való ellenállás. A fém
anyagú csövek ennek is minden további nélkül
megfelelnek. Igazából a feltételek még
kedvezőbbek is mint normál víz alkalmazása
esetén, mivel a fagyálló folyadékok
többsége korróziógátló
inhibitorokat is tartalmaz. Az alkalmazott tömítéseknél
azonban már lehet probléma, ezért főleg
a gumi anyagú tömítéseknél ellenőrizzük,
hogy nem károsítja-e azokat az alkalmazott fagyálló
folyadék.
Vörösréz csővezeték
A napkollektoros rendszerek csővezetékeként
régebben szinte kizárólag, és még
ma is leggyakrabban vörösréz csővezetéket
alkalmaznak. Hő-, és nyomásállóság,
valamint tartósság, alakíthatóság
szempontjából a vörösréz csővezeték
kiváló, mondhatni utolérhetetlen tulajdonságokkal
rendelkezik. Egyetlen hátránya talán a viszonylag
magas ára, ami főleg a nagyobb méretekben jelentkezik.
Rozsdamentes acél csővezeték
Az utóbbi években egyre gyakrabban alkalmazzák
az ún. inox, tehát rozsdamentes acél anyagú,
vékony falú, flexibilis, hullámosított
falú csővezetékeket is. Ez a csővezeték
típus általában hőszigeteléssel és
külső, a mechanikai sérülésektől védő,
flexibilis burkolattal együtt kapható. Sőt leggyakrabban
ikercső kivitelben alkalmazzák. Ekkor az előremenő és
visszatérő csővezeték, és még a napkollektorok
érzékelő vezetéke is egy közös,
hőszigetelt burkolatba foglalva található. Az ilyen
csővezeték alkalmazásának az előnye elsősorban
a gyors kivitelezésben rejlik.
Hőszigetelt, flexibilis, rozsdamentes ikercső
A hullámos falú rozsdamentes csövek alkalmazásakor
természetesen a csővezeték átmérőjét
ugyanúgy méretezéssel kell meghatározni,
mint réz, vagy egyéb csővezeték esetén.
A méretezést viszont sokszor megnehezíti,
sőt lehetetlenné teszi, hogy az adott csővezeték
típus nyomásvesztesége nem ismert. Ilyenkor
aztán gyakran nem marad más, mint a helytelen gyakorlat,
vagyis a névleges csőátmérő alapján
megbecsülni az alkalmazható csővezeték méretét.
A névleges csőátmérő (NÁ, vagy
gyakrabban inkább az európai jelölést
alkalmazva DN) elméletileg a csővezeték belső átmérőjének
megközelítő méretét kellene hogy megadja.
A gyakorlatban azonban ez nem mindig van így, sokszor
a csatlakozó fitting csőmenet méretének
megfelelően sorolják névleges átmérő
osztályba a csővezetéket. Ez pedig félrevezető
lehet. Az 1. ábra alapján ugyanis látható,
hogy a csatlakozásra használt hollandi hüvelykben
(colban) megadott mérete jellemzően egy dimenzióval
nagyobb, mint a cső belső átmérője alapján
megadható névleges csőátmérő. Tehát
először is ellenőrizzük, hogy csővezeték méretében
megadott névleges átmérő valóban
a belső átmérőt jelenti-e.
1. ábra
Például az 1. ábra szerint helyesen DN
20 jelölésű rozsdamentes cső hollandijának
a mérete 1”. A gyakorlatban pedig az 1” csatlakozási
méretű csővezetéket sokszor automatikusan DN 25
névleges átmérőnek tekintjük. Ügyeljünk
arra, hogy a rozsdamentes csövek esetében ezt ne
tegyük, még akkor sem, ha esetleg maga a csővezeték
forgalmazója is így jár el. Ragaszkodjunk
a belső átmérő szerinti méretmegadáshoz.
2. ábra
Még rosszabb a helyzet, ha a megvizsgáljuk a
hullámos falú csővezetékek nyomásveszteségét
is. A 2. ábrán látható nomogram 40%-os
töménységű propilénglikol közeg,
és 50°C-os közeghőmérséklet esetén
mutatja a vörösréz és a hullámos
falú acélcsövek fajlagos nyomásveszetségét.
Az ábra alapján megállapíthatjuk,
hogy az 1”-os csatlakozású, esetleg helytelenül
DN 25-ösnek vélt, de valójában csak
DN 20-as bordáscső fajlagos nyomásveszteség
szempontjából a 18x1 mm-es vörösréz
csőhöz áll a legközelebb, aminek a belső átmérője
csak 16 mm, tehát a névleges átmérője
DN 16.
Az nyomásveszteség diagramon az előző írás
megfontolásai alapján zölddel feltüntettük
azt a javasolt tartományt is (100-350 Pa/m) amire a csővezeték
kiválasztásakor célszerű törekedni.
Az egyszerűbb csővezeték méret kiválasztás
érdekében pedig a vízszintes tengelyen nem
csak a térfogatáram értékét,
hanem a „high flow” és „low flow”
térfogatáram elv esetén alkalmazható
napkollektor felület nagyságokat is feltüntettük.
Csak emlékeztetőül: a gyakrabban alkalmazott „high
flow” elv esetén a napkollektor köri térfogatáram
30-40 liter/(h·m2), míg a főleg nagyobb rendszerekben
alkalmazott „low flow” elv esetén 15-20 liter/(h·m2).
Természetesen az 1. és 2. ábra csak egy
konkrét gyártmányú csővezeték
méretét és nyomásveszteségét
mutatja. A különböző gyártmányok
pedig mind méretben, mind kialakításban
jelentősen eltérnek egymástól. Ezért
lehetőség szerint csak olyan bordáscsövet
alkalmazzunk, amiről egyértelműen rendelkezésünkre
állnak a gyártó által hitelesen megadott
méret és nyomásveszteség értékek.
Ötvözetlen acél csővezetékek
A fagyálló folyadékkal feltöltött,
zárt rendszerű napkollektoros rendszerekben tulajdonképpen
hagyományos, ötvözetlen acél, azaz ún.
fekete acélcső is alkalmazható lenne. Ennek azonban
csak nagyobb méretekben lenne értelme, ahol a vörösréz,
vagy a vékonyfalú rozsdamentes acélcső már
drága megoldás. A magas kivitelezési költség,
a nagy fajlagos súly, és a külső felületen
jelentkező korrózió azonban ekkor sem teszi indokolttá
a fekete acélcső alkalmazását.
Néhány éve azonban már több
gyártótól is beszerezhető vékony
falú, kívül horganyzott, ötvözetlen
acélcső. Ennek az ára nagy méretekben lényegesen
olcsóbb, mint a vörösréz csővezetéké.
Mivel zárt rendszer, és főleg korróziógátló
inhibitor adalékkal ellátott fagyálló
folyadék közeg esetén nem kell korróziótól
tartani, ezért ezt a csővezetéket nyugodtan lehet
alkalmazni. Sőt, akár keverni is lehet a különböző
csőanyagokat egymással. Pl. kisebb méretekben,
az egyes napkollektor csoportokhoz lehet a könnyebben alakítható
vörösréz csövet használni, míg
a nagy átmérőjű gerincvezeték kiépíthető
vékony falú ötvözetlen acélcsőből.
3. ábra
Acélcső alkalmazása esetén természetesen
szintén el kell végezni a hidraulikai méretezést,
amihez ismerni kell a használni kívánt csővezeték
nyomásveszteségét. Amint az a 3. ábrán
látható, vörösréz csővel azonos
külső átmérő alkalmazása esetén
az acélcső valamivel magasabb nyomásveszteséget
eredményez, aminek oka a nagyobb falvastagság,
valamint a csőfal nagyobb belső érdessége.
Varga Pál
Magyar Installateur, 2010 |
