Blog
02 ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ 2016
Ηλιοθερμία Unlimited Energy
0 comments
0 share
| Σε μια εποχή όπου οι εναλλακτικοί τρόποι θέρμανσης είναι μονόδρομος, η ηλιοθερμία μπορεί να αποδειχθεί «Μάννα εξ Ουρανού», για όσους επιθυμούν να περιορίσουν τα κόστη τους. |
| Aισίως, φτάσαμε στον πρώτο μήνα του φθινοπώρου και όπως είναι φυσικό, οι σκέψεις για εφαρμογή εναλλακτικών τρόπων θέρμανσης έχουν την τιμητική τους, καθώς η επικείμενη αύξηση της τιμής του πετρελαίου θέρμανσης αναμένεται να επιβαρύνει κατά πολύ τον οικογενειακό προϋπολογισμό. Στο συγκεκριμένο θέμα, επιλέξαμε να αναλύσουμε το ζήτημα της ηλιοθερμίας, που αποτελεί ένα απλό τρόπο θέρμανσης και παροχής ζεστού νερού που δεν επιβαρύνει το περιβάλλον και φυσικά, δε συνεπάγεται κάποιο κόστος χρήσης. Έτσι, στα όσα ακολουθούν αναλύουμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για το συγκεκριμένο ζήτημα και τα οφέλη που παρουσιάζει, ενώ έχουμε συμπεριλάβει και αναλυτικά τεχνικά χαρακτηριστικά για τα προϊόντα που θα συναντήσετε στην ελληνική αγορά (προϊόντα ηλιοθερμίας για θέρμανση και παροχή ζεστού νερού-ηλιακοί θερμοσίφωνες).
Τι είναι η ηλιοθερμία
Η ηλιοθερμία είναι η μέθοδος με την οποία αξιοποιείται η ηλιακή ενέργεια για να θερμαίνουμε κάποιον χώρο ή για να μας παρέχεται ζεστό νερό χρήσης. Γενικά στις οικιακές εφαρμογές θέρμανσης το μέσο μεταφοράς θερμότητας είναι το νερό, το οποίο θερμαίνεται με την καύση πετρελαίου ή φυσικού αερίου και κυκλοφορεί στα θερμαντικά σώματα ή τη θέρμανση δαπέδου στα συστήματα ηλιοθερμίας. Το νερό για την θέρμανση μπορεί να θερμανθεί μέσω της ηλιακής ενέργειας κατά μεγάλο ποσοστό ανάλογα με την εγκατάσταση, με άμεσο αποτέλεσμα τη μείωση του καταναλισκόμενου συμβατικού καυσίμου. Ειδικά για τη χώρα μας, όπου το φως του ηλίου βρίσκεται σε αφθονία καθ όλη τη διάρκεια του έτους, η εν λόγω εφαρμογή φαντάζει σαν ιδανική λύση. Επίσης, τονίζουμε ότι, αντίστοιχες εφαρμογές εντοπίζονται και σε χώρες της Βόρειας Ευρώπης, όπου η ηλιοφάνεια δεν είναι τόσο έντονη.
Τα μέρη του συστήματος
Ένα σύστημα ηλιοθερμίας αποτελείται από τα εξής μέρη:
Ηλιακοί συλλέκτες
Υπάρχουν διάφοροι τύποι ηλιακών συλλεκτών. Ανάλογα με τη χρήση για την οποία προορίζονται, μπορούμε να επιλέξουμε ηλιακούς συλλέκτες επίπεδης επιφάνειας ή συλλέκτες κενού. Σε εφαρμογές κατοικιών ή επαγγελματικών κτιρίων, όπου απαιτούνται θερμοκρασίες μικρότερες από 93°C, συνήθως χρησιμοποιούνται επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτες, ενώ σε εφαρμογές που απαιτούνται θερμοκρασίες μεγαλύτερες από 93°C χρησιμοποιούνται και ηλιακοί συλλέκτες με σωλήνες κενού.
Θερμοδοχεία - Δεξαμενές νερού
Στα δοχεία αποθηκεύεται ζεστό νερό, του οποίου τη θερμοκρασία μπορούμε να αξιοποιήσουμε όταν δεν έχουμε ηλιοφάνεια.
Ανάλογα με τη χρήση που θέλουμε, τοποθετούμε τον αντίστοιχο ταμιευτήρα, είτε για ζεστό νερό χρήσης είτε για υποστήριξη θέρμανσης, είτε για συνδυασμό και των δύο. Στην πράξη, πρόκειται για θερμοδοχεία αποθήκευσης του νερού χρήσης και θέρμανσης τα οποία έχουν χωρητικότητα που εξαρτάται από την συλλεκτική επιφάνεια που έχει στο σύστημα και φυσικά από τις απαιτήσεις του κάθε ιδιοκτήτη. Τις περισσότερες φορές είναι κατασκευασμένα από χάλυβα και φέρουν ειδική εσωτερική επίστρωση που τα προστατεύει από τη διάβρωση. Σε κάποιες περιπτώσεις, μπορεί τα θερμοδοχεία να αποτελούνται από χαλκό ή να είναι ανοξείδωτα. Επίσης, στο εξωτερικό τους μέρος διαθέτουν μόνωση, ώστε να περιορίζονται οι θερμικές απώλειες.
Ηλιακοί ελεγκτές
Κάθε εγκατάσταση ηλιοθερμίας διαθέτει έναν ηλεκτρονικό επεξεργαστή που ελέγχει ανά τακτά χρονικά διαστήματα τη θερμοκρασία στο δοχείο θέρμανσης και ανάλογα με τις συνθήκες που επικρατούν, επιλέγει αν θα λειτουργήσει ο κυκλοφορητής των ηλιακών ή η βοηθητική θέρμανση. Το ίδιο εξάρτημα φροντίζει έτσι, ώστε η θερμοκρασία του νερού χρήσης να διατηρείται στο επιθυμητό επίπεδο.
Πως λειτουργεί ένα σύστημα ηλιοθερμίας
Ένα σύστημα ηλιοθερμίας που ενδέχεται να εγκαταστήσουμε στην κατοικία μας, εκμεταλλεύεται τη θερμική ενέργεια που παράγεται από τους ηλιακούς συλλέκτες. Με αυτόν τον τρόπο θερμαίνεται το νερό χρήσης και το νερό που κυκλοφορεί στο σύστημα θέρμανσης. Αποτελείται από τρία βασικά μέρη: τους ηλιακούς συλλέκτες και δύο δοχεία αποθήκευσης ζεστού νερού, ένα του νερού χρήσης και ένα του νερού θέρμανσης χώρου και τον ηλιακό. Οι ηλιακοί συλλέκτες απορροφούν διάχυτο ηλιακό φως, συλλέγοντας ηλιακή ενέργεια ακόμη και σε συννεφιασμένες ημέρες και μετατρέποντας τα 2/3 της ηλιακής ακτινοβολίας σε ωφέλιμη ενέργεια. Το ζεστό νερό που συλλέγεται μεταφέρεται στα θερμοδοχεία ώστε να διατηρήται σε σταθερή θερμοκρασία. Το σύστημα φροντίζει κατά προτεραιότητα για την πλήρη κάλυψη των αναγκών σε ζεστό νερό χρήσης και στη συνέχεια, εάν υπάρχει περίσσεια ενέργεια, ζεσταίνει το νερό θέρμανσης χώρου. Στην περίπτωση που δεν επαρκεί το ζεστό νερό για τη θέρμανση του χώρου, τότε τίθεται σε λειτουργία το συμβατικό σύστημα θέρμανσης. Επίσης κατά τους καλοκαιρινούς μήνες το ζεστό νερό που παράγεται χρησιμοποιείται μόνο για χρήση. Οι περισσότεροι κατασκευαστές διαθέτουν συλλέκτες με γυαλί υψηλής απορροφητικότητας που δεν αντανακλά την ακτινοβολία για να εξασφαλίζεται η μέγιστη μετάδοση θερμότητας. Η ιδιαιτερότητα των ηλιοθερμικών συστημάτων βρίσκεται στο ότι, λειτουργούν συνεισφέροντας στη θέρμανση που παράγεται με τη χρήση άλλων καυσίμων και όχι καταργώντας την. Μπορούν να συνδυαστούν με οποιαδήποτε συμβατική πηγή ενέργειας (καυστήρες πετρελαίου ή φυσικού αερίου) ή ανανεώσιμη πηγή ενέργειας (καυστήρες βιομάζας), ενώ ενσωματώνονται και σε υφιστάμενο σύστημα, αρκεί να υπάρχει διαθέσιμος χώρος για την εγκατάσταση των συλλεκτών και των δοχείων αποθήκευσης ζεστού νερού. Επίσης, μπορούν να συνδυαστούν με οποιοδήποτε μέσο θέρμανσης.
Από τι εξαρτάται η λειτουργία του συστήματος
Ο βαθμός συνεισφοράς των ηλιοθερμικών και κατ επέκταση μείωσης της χρήσης καυσίμων, εξαρτάται από τις κλιματολογικές συνθήκες, το υψόμετρο, τη γεωγραφική θέση, το μέγεθος της εγκατάστασης,τις απώλειες του κτηρίου και άλλους παράγοντες. Ανάλογα με το τοπικό κλίμα και τη θέση του κτηρίου, ο ηλιακός συλλέκτης δύναται να αιχμαλωτίσει περισσότερη ή λιγότερη ενέργεια. Ανάλογα με το μέγεθος της εγκατάστασης, τα ηλιοθερμικά καλύπτουν από πολύ μικρό, έως και ποσοστό μεγαλύτερο από το 80% των ετήσιων αναγκών θέρμανσης. Βέβαια, πολύ υψηλές καλύψεις δεν αποτελούν,ακόμη, οικονομικά βιώσιμες λύσεις.
Τι έκτασης πρέπει να είναι το σύστημα
Η ιδανική σχέση κόστους - απόδοσης είναι η επίτευξη μιας κάλυψης της τάξης του 40-60% του συνολικού θερμικού φορτίου (θέρμανση χώρου και παροχή ζεστού νερού χρήσης). Στην πράξη και με βάση τη μέση ηλιοφάνεια στην Ελλάδα και τη μέση απαιτούμενη ενέργεια θέρμανσης των κτιρίων, η επιφάνεια των συλλεκτών ηλιακής ενέργειας θα πρέπει να αντιστοιχεί στο 20% της επιφάνειας του θερμαινόμενου χώρου, ενώ ο απαιτούμενος όγκος αποθήκευσης είναι περίπου δεκαπλάσιος, υπολογισμένος σε λίτρα. Σε γενικές γραμμές, για μία οικία 100τ.μ., απαιτούνται 20τ.μ. επίπεδων συλλεκτών και 1000 λίτρα δοχείων αποθήκευσης ζεστού νερού (περίπου 200λ. για το ζεστό νερό χρήσης και 800λ. για το νερό θέρμανσης). Σε περίπτωση δώματος, η απαιτούμενη διαθέσιμη επιφάνεια θα πρέπει να είναι περίπου 1,5 φορά μεγαλύτερη της επιφάνειας των συλλεκτών, δηλαδή περίπου 30 τ.μ., ενώ για την εγκατάσταση των δοχείων αποθήκευσης απαιτούνται περίπου 3-4 τ.μ.
Ποια τα οφέλη για τον καταναλωτή
Το κόστος εγκατάστασης ενός ηλιοθερμικού συστήματος κυμαίνεται ανάλογα με το μέγεθος της εγκατάστασης αλλά και το ποσοστό που θέλει κάποιος να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου. Το μεγάλο πλεονέκτημα ενός τέτοιου συστήματος είναι ότι, το μέγεθός του (και κατά συνέπεια το κόστος του) μπορεί να είναι προσαρμοσμένο στις απαιτήσεις του χρήστη και να μεταβάλλεται εύκολα. Για παράδειγμα, μπορεί να τοποθετηθεί ένα σύστημα που να αναλαμβάνει κατά 30% το φορτίο της θέρμανσης, και μετά από ένα χρόνο να επεκταθεί με την τοποθέτηση επιπλέον ηλιακών συλλεκτών έτσι ώστε να καλύπτει το 60% της θέρμανσης. Ειδικά για την περίπτωση εγκατάστασης ηλιοθερμικών σε νεοαναγειρόμενο κτήριο, η εξοικονόμηση χρημάτων είναι μεγαλύτερη, επειδή ένα ποσοστό της θερμικής ισχύος που χρειάζεται, το αναλαμβάνει το ηλιοθερμικό σύστημα και το μέγεθος του συμβατικού εξοπλισμού (λέβητας και καυστήρας) που απαιτείται να εγκατασταθεί είναι μικρότερο. Ένα μέρος δηλαδή των χρημάτων που επενδύονται για την ηλιοθερμία, εξοικονομούνται από την πρώτη μέρα, κατά την αγορά του βασικού εξοπλισμού. Για παράδειγμα, μπορεί να προτιμηθεί η αγορά λέβητα ισχύος 20 kW αντί για 50 kW, εάν κατά την αρχική εγκατάσταση (νεοαναγειρόμενη οικοδομή) εγκατασταθεί και ηλιοθερμικό σύστημα με συμμετοχή 60%.
Ηλιακοί συλλέκτες σωληνώσεων κενού
Τα συγκεκριμένα προϊόντα χρησιμοποιούνται για να περιορίσουν τις θερμικές απώλειες που εντοπίζονται στους επίπεδους συλλέκτες σε υψηλές θερμοκρασίες καθώς και για τις υπόλοιπες χρήσεις των θερμικών συστημάτων, αφού η απόδοσή τους είναι κατά πολύ υψηλότερη από τις υπόλοιπες μορφές συλλεκτών. Κάθε σωλήνας κενού αποτελείται από δύο γυάλινους σωλήνες κατασκευασμένους από διαφανές βοριοπυριτικό γυαλί υψηλής αντοχής, ώστε να μπορεί να αντεπεξέρχεται σε δύσκολες καιρικές συνθήκες, όπως για παράδειγμα στη χαλαζόπτωση.
Ανάμεσα από τους γυάλινους σωλήνες υπάρχει κενό για να ενισχυθεί η θερμομόνωση του συλλέκτη και ειδικό θερμοαπορροφητικό υλικό για καλύτερη απόδοση. Επίσης, περιλαμβάνεται και ένας χάλκινος θερμαντικός αυλός μέσα στον σωλήνα, ώστε να μεταφέρεται το νερό στο σύστημα. Στα θετικά στοιχεία που εμφανίζει η συγκεκριμένη κατηγορία προϊόντων περιλαμβάνεται μεταξύ άλλων το ότι, μπορούν να απορροφούν ενέργεια και κατά τη διάρκεια των συννεφιασμένων ημερών, μέσα από τις υπέρυθρες ακτίνες του ηλίου.
Όπως αναφέρουν οι ειδικοί, όταν οι ηλιακοί συλλέκτες σωληνώσεων κενού τοποθετούνται στον προσανατολισμό Βορρά-Νότου, οι σωλήνες μπορούν να αποδίδουν όλο τον χρόνο, ενώ όταν βρίσκονται στον προσανατολισμό Ανατολής-Δύσης, μπορούν να εντοπίζουν τον ήλιο όλη την ημέρα. Τέλος, αναφέρουμε ότι το σχήμα και γενικότερα η φύση της κατασκευής τους επιτρέπει στις ακτίνες του ηλίου να προσπίπτουν κάθετα πάνω τους καθ όλη την διάρκεια της ημέρας.
Παροχή ζεστού χρήσης
Η ευρέως γνωστή εφαρμογή των ηλιοθερμικών συστημάτων δεν είναι άλλη από τους κοινούς ηλιακούς θερμοσίφωνες που οι περισσότεροι εξ ημών έχουμε στην κατοικία μας. Σε αυτές τις περιπτώσεις, το νερό θερμαίνεται από τους ηλιακούς συλλέκτες και κατόπιν χρησιμοποιείται από τον εκάστοτε καταναλωτή. Η διαφορά πυκνότητας ζεστού και κρύου νερού δεν απαιτεί την ύπαρξη κυκλοφορητή (καθώς το νερό μεταφέρεται αυτόματα), για αυτό και στους ηλιακούς θερμοσίφωνες η δεξαμενή αποθήκευσης είναι σε υψηλότερο σημείο σε σχέση με τους συλλέκτες.
Η συνολική απόδοση του ηλιακού θερμοσίφωνα εξαρτάται από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος, τη νεφοκάλυψη και την αποτελεσματικότητα της θερμικής μόνωσης του συστήματος. Σημαντικός παράγοντας για την καλή απόδοση του συστήματος είναι η απορροφητικότητα των ηλιακών συλλεκτών στην ηλιακή ακτινοβολία και γενικά, τα υλικά που προσφέρουν την καλύτερη σχέση απόδοσης-τιμής είναι το γυαλί στους συλλέκτες και επιφάνεια από αλουμίνιο ή χαλκό χρωματισμένη μαύρη.
Ποια είδη προϊόντων υπάρχουν
Όσον αφορά στους ηλιακούς θερμοσίφωνες, διακρίνουμε δύο είδη ανάλογα με το κύκλωμα κυκλοφορίας του θερμαινόμενου μέσου:
Ανοικτού κυκλώματος: Απευθείας θέρμανση του νερού χρήσης (το θερμαινόμενο μέσο είναι το ίδιο το νερό που θα χρησιμοποιήσουμε). Τα προϊόντα που ανήκουν σε αυτή την κατηγορία είναι απλούστερα στην κατασκευή τους και φθηνότερα σε κόστος, όμως εμφανίζουν κάποια προβλήματα στις χαμηλές θερμοκρασίες (δεν μπορούμε να τους προσθέσουμε αντιψυκτικά μίγματα καθώς το θερμαινόμενο μέσο είναι το ίδιο το νερό χρήσης).
Κλειστού κυκλώματος: Έμμεση θέρμανση του νερού χρήσης (το θερμαινόμενο μέσο κυκλοφορεί σε ξεχωριστό κύκλωμα το οποίο θερμαίνει το νερό που θα χρησιμοποιήσουμε χωρίς να γίνεται ανάμιξή τους, μέσω εναλλάκτη θερμότητας). Στους ηλιακούς θερμοσίφωνες κλειστού κυκλώματος μπορεί το θερμαινόμενο μέσο να είναι και άλλο ρευστό (πχ. λάδι). Αν είναι νερό, έχει αντιψυκτικά και αντιδιαβρωτικά πρόσθετα για προστασία της συσκευής.
Περαιτέρω κατηγοριοποίηση
Εκτός των όσων αναφέραμε, μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε τους ηλιακούς θερμοσίφωνες και ανάλογα με τον αριθμό ενεργειακών πηγών που μπορούν να εκμεταλλευτούν :
Διπλής ενέργειας:
Ο θερμοσίφωνας λειτουργεί εκμεταλλευόμενος είτε την ηλιακή ενέργεια είτε το ηλεκτρικό ρεύμα (π.χ. κατά την διάρκεια συννεφιάς οπότε η ηλιακή ενέργεια δεν είναι αρκετή για να ζεστάνει το νερό). Για τον σκοπό αυτό, υπάρχει ηλεκτρική αντίσταση τοποθετημένη εντός του τμήματος αποθήκευσης.
Τριπλής ενέργειας:
Λειτουργεί όπως ο ηλιακός θερμοσίφωνας διπλής ενέργειας αλλά έχει επιπλέον μια είσοδο για να εκμεταλλευτεί ως θερμαντικό μέσο το ζεστό νερό του καλοριφέρ που παράγεται από τον λέβητα κεντρικής θέρμανσης. Προϋπόθεση για την εγκατάσταση ηλιακού θερμοσίφωνα τριπλής ενέργειας είναι να υπάρχει η κατάλληλη υποδομή στο κτήριο υπό την μορφή ξεχωριστών σωληνώσεων (ανά διαμέρισμα εάν πρόκειται για πολυκατοικία) που να συνδέουν το λεβητοστάσιο με τον χώρο εγκατάστασης του ηλιακού θερμοσίφωνα (ταράτσα ή σκεπή).
Από τι αποτελείται ένας ηλιακός θερμοσίφωνας
Ανεξάρτητα από το είδος του προϊόντος, ο κάθε ηλιακός θερμοσίφωνας αποτελείται από δύο βασικά μέρη, τους συλλέκτες και τη δεξαμενή αποθήκευσης νερού (boiler).
Τα δύο αυτά μέρη είναι συναρμολογημένα μαζί και συνδέονται με σωληνώσεις, αλλά σε μεγαλύτερα συστήματα μπορούν να είναι και χωριστά και να χρησιμοποιούνται αντλίες για την κυκλοφορία του θερμαινόμενου μέσου, ειδικά όταν το τμήμα αποθήκευσης δεν βρίσκεται στον ίδιο χώρο με το τμήμα συλλογής. Οι ακριβότεροι ηλιακοί θερμοσίφωνες διαθέτουν και κάποια εξαρτήματα ελέγχου, όπως βαλβίδα υπερπίεσης ή αυτόματα εξαεριστικά (ώστε να εκτονώνεται η πίεση σε ζεστές ημέρες).
Ηλιακοί συλλέκτες
Το κυριότερο μέρος ενός ηλιακού θερμοσίφωνα είναι οι ηλιακοί συλλέκτες (ή καθρέπτες), δηλαδή η επιφάνεια συλλογής της ηλιακής ακτινοβολίας. Αυτή αποτελείται από τέσσερα μέρη:
•Την πλάκα συλλογής της ακτινοβολίας
•Τους σωλήνες ροής του νερού (σερπατίνα)
•Την κάλυψη (κρύσταλλο) της πλάκας απορρόφησης
•Το θερμικά μονωμένο πλαίσιο πάνω στο οποίο στερεώνονται τα υπόλοιπα εξαρτήματα.
Δεξαμενή αποθήκευσης (boiler)
Η δεξαμενή αποθήκευσης του νερού χρήσης έχει χωρητικότητα που κυμαίνεται από 100 έως 200 λίτρα για συνήθεις οικιακές εφαρμογές. Η χωρητικότητά της είναι συνάρτηση της συλλεκτικής επιφάνειας που διαθέτει (σε γενικές γραμμές για μια 4μελή οικογένεια απαιτείται δεξαμενή 200λτ., δηλαδή 50 λίτρα για κάθε άτομο). Είναι συνήθως χαλύβδινη, με εσωτερική επίστρωση για προστασία από τη διάβρωση. Η επίστρωση αυτή είναι συνήθως από ειδικά πλαστικά ή εποξειδικά χρώματα ή εμαγιέ (υαλόκραμα). Εναλλακτικά και για ακριβότερα συστήματα, η δεξαμενή αποθήκευσης μπορεί να είναι χάλκινη ή ανοξείδωτη. Εξωτερικά, έχει πολύ καλή μόνωση συνήθως από πολυουρεθάνη ή υαλοβάμβακα και συνήθως έχει ενσωματωμένη κάποια ηλεκτρική αντίσταση. Στα συστήματα κλειστού κυκλώματος, έχει επιπλέον ενσωματωμένο εναλλάκτη για την κυκλοφορία του θερμαινόμενου μέσου ή σε πιο ακριβά συστήματα είναι διπλών τοιχωμάτων (ανάμεσα στα δύο τοιχώματα κυκλοφορεί το θερμαινόμενο μέσο).
|
