Ηλιακός θερμοσίφωνας: Επισκόπηση της πιο προσιτής «πράσινης» συσκευής

Ενώ συνήθως οι «πράσινες» συσκευές και οποιαδήποτε τεχνολογία χρησιμοποιεί εναλλακτικές μορφές ενέργειας σημαίνει κάτι που δεν μπορεί να πλησιάσει ο μέσος Έλληνας, ο ηλιακός θερμοσίφωνας αποτελεί όχι απλά μια προσιτή οικολογική λύση για τα ελληνικά νοικοκυριά, αλλά και τις περισσότερες φορές η απόσβεσή του γίνεται πολύ γρήγορα και με σημαντικά οικονομικά οφέλη.
Εκτός αυτού η άμεση διαθεσιμότητα ζεστού νερού που προσφέρει βελτιώνει την ποιότητα της καθημερινότητάς μας, ενώ σύμφωνα με το νέο ευρωπαϊκό κανονισμό ενεργειακής απόδοσης, τα κτίρια που χρησιμοποιούν ηλιακή ενέργεια για παραγωγή ζεστού νερού χρήσης ανεβαίνουν σημαντικά στις ενεργειακή κατάταξη.

Ένας τυπικός ηλιακός θερμοσίφωνας αποτελείται βασικά από τα εξής δύο τμήματα:

- το τμήμα συλλογής (οι ηλιακοί συλλέκτες), που είναι η επιφάνεια απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας και

- το τμήμα αποθήκευσης (η δεξαμενή αποθήκευσης του νερού) Τα δύο αυτά μέρη στις συνήθεις οικιακές εφαρμογές είναι συναρμολογημένα μαζί.
Η θέρμανση του μέσου γίνεται με την εκμετάλλευση του φαινομένου του θερμοκηπίου στους συλλέκτες του, ενώ η λειτουργία του είναι απλή και βασίζεται στην αρχή του θερμοσίφωνου (λόγω διαφοράς θερμοκρασίας το θερμαινόμενο μέσο κυκλοφορεί με φυσικό τρόπο από το θερμότερο σημείο προς το ψυχρότερο, με την προϋπόθεση το ψυχρότερο σημείο να είναι ψηλότερα από το θερμότερο) - για τον λόγο αυτό σε όλους τους ηλιακούς θερμοσίφωνες η δεξαμενή αποθήκευσης είναι πάντα ψηλότερα από τους ηλιακούς συλλέκτες.
Ανάλογα με το κύκλωμα κυκλοφορίας του θερμαινόμενου μέσου οι ηλιακοί θερμοσίφωνες διακρίνονται σε:
* Ανοικτού κυκλώματος, όπου το θερμαινόμενο μέσο είναι το ίδιο το νερό που θα χρησιμοποιήσουμε
* Κλειστού κυκλώματος, όπου το θερμαινόμενο μέσο κυκλοφορεί σε ιδιαίτερο κύκλωμα το οποίο θερμαίνει το νερό που θα χρησιμοποιήσουμε χωρίς να γίνεται ανάμιξή τους, μέσω εναλλάκτη θερμότητας.
Οι ηλιακοί θερμοσίφωνες ανοικτού κυκλώματος είναι απλούστεροι και φθηνότεροι, δεν μπορούμε όμως να αναμίξουμε το νερό με αντιψυκτικά και αντιδιαβρωτικά πρόσθετα για προστασία της συσκευής.
Ο τύπος ηλιακών συλλεκτών που χρησιμοποιείται στην πλειοψηφία των οικιακών εφαρμογών είναι οι επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτες που αποτελούνται από τέσσερα βασικά μέρη: το κάλυμμα (κρύσταλλο ή πλαστικό), την απορροφητική επιφάνεια ή πλάκα απορρόφησης ακτινοβολίας, τους σωλήνες ροής του νερού, τη θερμομόνωση στο πίσω και πλάγιο μέρος και το πλαίσιο. Η λειτουργία των συλλεκτών βασίζεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου που αναπτύσσεται στο χώρο ανάμεσα στην πλάκα απορρόφησης και την επικάλυψη, έτσι οι κρίσιμοι παράγοντες για την καλή απόδοση του συλλέκτη είναι η μεγάλη απορροφητικότητα της πλάκας στην ηλιακή ακτινοβολία, ο μικρός συντελεστής εκπομπής της πλάκας στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία και η μεγάλη αδιαφάνεια του καλύμματος στη μεγάλου μήκους κύματος ακτινοβολία.
Η απορροφητική επιφάνεια μπορεί να είναι μια απλή επιφάνεια με μαύρη μπογιά, ημι-επιλεκτική επιφάνεια ή επιλεκτική επιφάνεια. Η δεξαμενή αποθήκευσης του νερού χρήσης στις συνήθεις οικιακές εφαρμογές έχει χωρητικότητα που κυμαίνεται από 80 έως 300 λίτρα και είναι σε άμεση συνάρτηση με τη συλλεκτική επιφάνεια. Για την επιλογή του μεγέθους της δεξαμενής εκτιμούμε περίπου 40lt αποθήκευσης για κάθε άτομο, ανάλογα φυσικά και με τη χρήση και τις απαιτήσεις κάθε νοικοκυριού. Η δεξαμενή είναι συνήθως χαλύβδινη, με εσωτερική επίστρωση από ειδικά πλαστικά ή εποξειδικά χρώματα ή εμαγιέ (υαλόκραμα)για προστασία από την διάβρωση. Εναλλακτικά μπορεί να είναι χάλκινη ή ανοξείδωτη. Εξωτερικά έχει πολύ καλή μόνωση συνήθως από πολυουρεθάνη ή υαλοβάμβακα. Στα συστήματα κλειστού κυκλώματος έχει ενσωματωμένο εναλλάκτη (σερπαντίνα) για την κυκλοφορία του θερμαινόμενου μέσου.
Ανάλογα με τις ενεργειακές πηγές που μπορούν να χρησιμοποιήσουν, οι ηλιακοί θερμοσίφωνες διακρίνονται σε:
- Διπλής ενέργειας: Λειτουργούν είτε με ηλιακή είτε με ηλεκτρική ενέργεια, με την ενσωματωμένη στη δεξαμενή ηλεκτρική αντίσταση.
- Τριπλής ενέργειας: Λειτουργούν όπως οι ηλιακοί θερμοσίφωνες διπλής ενέργειας και έχουν έναν επιπλέον εναλλάκτη στη δεξαμενή για χρήση ως θερμαντικό μέσο ζεστό νερό που παράγεται από τον λέβητα θέρμανσης.
Αναφορικά με την εγκατάσταση των ηλιακών συλλεκτών ο καλύτερος προσανατολισμός είναι ο νότιος, ώστε ο συλλέκτης να  κμεταλλεύεται τις περισσότερες ώρες ηλιοφάνειας. Απόκλιση μέχρι 15 μοίρες από τον νότο δεν έχει μεγάλη επίπτωση στην απόδοσή του. Η βέλτιστη κλίση τοποθέτησης των ηλιακών συλλεκτών εκτός από τη γεωγραφική περιοχή εξαρτάται και από την εφαρμογή για την οποία προορίζονται, δηλαδή:
- Για χειμερινή λειτουργία η βέλτιστη κλίση είναι: γεωγραφικό πλάτος της περιοχής +15°
- Για θερινή λειτουργία: γεωγραφικό πλάτος της περιοχής -15°
- Για ετήσια λειτουργία: γεωγραφικό πλάτος της περιοχής
Μεγαλύτερη ή μικρότερη κλίση από τη βέλτιστη μειώνει την απόδοση των συλλεκτών. Για να διαπιστώσει κανείς το χρηματικό όφελος που θα του προσέφερε η αντικατάσταση του ηλεκτρικού θερμοσίφωνα με έναν ηλιακό αρκεί να κάνει τον εξής απλό υπολογισμό:
Πόσες ώρες μένει αναμμένος κατά μέσο όρο ο ηλεκτρικός θερμοσίφωνας; Έστω 1 ώρα τη μέρα. Το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνει για τη θέρμανση του νερού χρήσης θα είναι επομένως :
1 ώρα * 4 KW * (0,09 ευρώ / kwh) = 0,36 ευρώ κάθε μέρα, άρα περίπου 170 ευρώ το χρόνο.
Με την τιμή της κιλοβατώρας και τα υπόλοιπα τέλη των λογαριασμών της ΔΕΗ να αυξάνονται συνεχώς, ενώ και ανάλογα με τη χρήση και τα άτομα ένας ηλεκτρικός θερμοσίφωνας μπορεί να μένει παραπάνω από μια ώρα ανοικτός την ημέρα, το πιο απαισιόδοξο σενάριο θα ήταν να εξοικονομεί κανείς 150 Ευρώ το χρόνο. Ανάλογα με τη χρήση και το μέγεθος του ηλιακού που θα επιλεγεί μπορούν αν γίνουν οι αντίστοιχοι υπολογισμοί για να εκτιμηθούν τα έτη απόσβεσης, τα οποία δύσκολα θα είναι πάνω από 3-4 με τα σημερινά δεδομένα, ενώ ο ηλιακός θα συνεχίσει να προσφέρει δωρεάν και οικολογικά ζεστό νερό για τα επόμενα 20 χρόνια.
VK Μηχανολόγοι Μηχανικοί
Σχεδιασμός - Εγκαταστάσεις – Ενεργειακές λύσεις
www.vkme.gr