Επιλέγοντας το σωστό σύστημα ηλιακού θερμοσίφωνα

Αγαπάμε τα σύγχρονα σπίτια όχι μόνο για την αρχιτεκτονική, ακόμη περισσότερο, όχι τόσο για την αρχιτεκτονική, αλλά και για τη φροντίδα του περιβάλλοντος. Το περιβάλλον δεν τελειώνει μέσα στο σπίτι μας, είναι όπου κι αν πηγαίνουμε, οπότε είναι σημαντικό το σπίτι μας να είναι ασφαλές όχι μόνο όταν είμαστε μέσα αλλά και έξω. Αυτή η ασφάλεια επιτυγχάνεται επίσης επιδιώκοντας τη μείωση των επιβλαβών εκπομπών στην ατμόσφαιρα, ώστε να αναπνέουμε καθαρό αέρα. Αυτό διευκολύνεται από τη χρήση καθαρών πηγών ενέργειας, μία από τις οποίες είναι η ηλιακή ενέργεια. Σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε για τη θέρμανση νερού από τον ήλιο, το οποίο θα χρησιμοποιηθεί στο μπάνιο, στην κουζίνα ή για θέρμανση.

Τι είναι ένας ηλιακός θερμικός συλλέκτης;

Έχουμε ήδη μιλήσει για φωτοβολταϊκούς ηλιακούς συλλέκτες που μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια. Ηλιακός θερμικός συλλέκτης, ή ηλιακός συλλέκτης (από τη λέξη ήλιος - Ελληνικά, ο ήλιος), πολύ πιο εύκολο. Είναι μια συσκευή που συλλέγει θερμότητα απευθείας από την ηλιακή ακτινοβολία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως η κύρια πηγή θερμότητας και μαζί με άλλες παραδοσιακές πηγές που λειτουργούν με βιοκαύσιμα ή ηλεκτρισμό. Στο Διαδίκτυο, υπάρχουν πολλά μοντέλα ηλιακών συλλεκτών που κατασκευάζονται από οικιακούς τεχνίτες, αλλά υπάρχουν επίσης διαθέσιμες εργοστασιακές ηλιακές εγκαταστάσεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θέρμανση νερού και θέρμανσης χώρου.
Σε ένα θερμό κλίμα σε έναν θερμικό ηλιακό συλλέκτη, είναι δυνατή η χρήση νερού που διέρχεται από τα πάνελ του, αλλά σε κρύο κλίμα, η γλυκόλη χρησιμοποιείται για την πρόληψη της κατάψυξης των πάνελ.

Η αποδοτικότητα των ηλιακών θερμικών συλλεκτών:

Η αποδοτικότητα του πίνακα καθορίζεται εν μέρει από το ρυθμό απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας και εν μέρει από την εκπομπή του. Με άλλα λόγια, όχι μόνο πόση θερμότητα μπορεί να απορροφήσει, αλλά και πόση ποσότητα θα εκπέμψει (ή θα χάσει) πριν παραδοθεί ζεστό νερό στον προορισμό του.
Τα προηγούμενα μοντέλα είχαν συντελεστές απορρόφησης στο εύρος 90-95% (απόδοση απορρόφησης ηλιακής ακτινοβολίας), αλλά είχαν επίσης υψηλό συντελεστή απώλειας - στο εύρος 55-95%, οπότε το μεγαλύτερο μέρος της συσσωρευμένης θερμότητας χάθηκε, ήδη στο πίνακας.
Αυτά τα μοντέλα χρησιμοποίησαν επίσης τυπικό μαύρο χρώμα, ενώ τα μοντέρνα πάνελ είναι κατασκευασμένα με μια ειδικά σχεδιασμένη επίστρωση για να απορροφούν και να διατηρούν τη θερμότητα.

Παρά το γεγονός ότι η σύγχρονη γενιά ηλιακών συλλεκτών είναι πολύ αποτελεσματική, οι ανταγωνιστές τους-ηλιακά φωτοβολταϊκά πάνελ-είναι πιο αποτελεσματικά από τα θερμικά ηλιακά πάνελ, επομένως θεωρούνται πιο επικερδείς επενδύσεις. Αυτό δεν σημαίνει ότι η ποιότητα και η απόδοση των ηλιακών θερμικών συλλεκτών είναι χαμηλή, απλά πιστεύεται ότι είναι καλύτερο να ξοδεύουμε χρήματα σε ηλιακά φωτοβολταϊκά στοιχεία και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε την παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια σε έναν συμβατικό ηλεκτρικό θερμοσίφωνα. Αυτό οφείλεται στις συνεχώς εξελισσόμενες τεχνολογίες και στο χαμηλότερο κόστος στη βιομηχανία φωτοβολταϊκών, ενώ η τεχνολογία παραγωγής ηλιακών συλλεκτών και το κόστος παρέμειναν αρκετά σταθερές κατά την ίδια περίοδο. Είναι ακόμα καλά, το πρόβλημα είναι ότι ο ανταγωνισμός συνεχίζει να αυξάνεται.
Η προϋπόθεση αυτής της φιλοσοφίας είναι ότι σε περιόδους που δεν απαιτείται ζεστό νερό, ο συλλέκτης θερμότητας δεν αποφέρει κανένα όφελος. Εάν η ηλιακή εγκατάσταση ήταν φωτοβολταϊκή και όχι θερμική, η ηλιακή ακτινοβολία θα απορροφάτο πάντα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, για την τροφοδοσία άλλων οικιακών συσκευών, για αποθήκευση σε μπαταρίες ή για επιστροφή στα συστήματα τροφοδοσίας που σύντομα θα εμφανιστούν στη Ρωσία. Είναι δύσκολο να αρνηθείς αυτή τη λογική. Ωστόσο, υπάρχουν καταστάσεις όπου η θερμική ηλιακή ενέργεια είναι χρήσιμη, οπότε θα περιγράψουμε τις επιλογές.

Κυλινδρικοί ηλιακοί συλλέκτες ©Viessmann

Αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος συλλέκτη ηλιακής θερμότητας που πιθανότατα έχετε δει στις στέγες. Το πάνελ του συλλέκτη κενού αποτελείται συνήθως από γυάλινους σωλήνες, μέσα στους οποίους υπάρχουν χαλκοσωλήνες, με μια σκοτεινή πλάκα που καλύπτει το σωλήνα για να απορροφά θερμότητα. Οι γυάλινοι σωλήνες είναι ερμητικά σφραγισμένοι και μόνο μέρος των εξαρτημάτων χαλκού παραμένει ανοιχτό. Κάθε σωλήνας εγκαθίσταται ξεχωριστά στον συλλέκτη.
Αυτό διευκολύνει την αντικατάσταση του σωλήνα εάν σπάσει η τσιμούχα κενού. Είναι επίσης πιο εύκολο να τοποθετηθούν - αντί να ανυψώσουν ένα βαρύ πάνελ στην οροφή, μπορεί να αποσυναρμολογηθεί σε ξεχωριστούς σωλήνες και στη συνέχεια να συναρμολογηθεί σε πάνελ.
Ο ερμητικά σφραγισμένος αέρας είναι ένας εξαιρετικός μονωτής θερμότητας, οπότε το χειμώνα το πάνελ σχεδόν δεν επηρεάζεται από την εξωτερική θερμοκρασία. Και το ζεστό καλοκαίρι μπορείτε να αγγίξετε τους σωλήνες με το γυμνό σας χέρι, παρά το γεγονός ότι ο εσωτερικός σωλήνας μπορεί να καεί.

Τα σχέδια είναι διαφορετικά, φυσικά, αλλά ο συνηθισμένος συλλέκτης επίπεδης πλάκας είναι κάτι περισσότερο από ένα ρηχό κουτί με χαλκό σωλήνα που τεντώνεται διαμέσου αυτού, καλύπτεται με απορροφητή μεταλλικής πλάκας και διαφανές κάλυμμα. Το ψυχρό υγρό διέρχεται μέσω των σωλήνων χαλκού κάτω από την επιφάνεια του συλλέκτη και κατά τη διαδικασία της διέλευσης θερμαίνεται.
Τόσο οι επίπεδες όσο και οι σωληνοειδείς συλλέκτες χρησιμοποιούν ένα μείγμα γλυκόλης και νερού στους σωλήνες, οπότε απαιτείται ειδική δεξαμενή για τη θέρμανση του νερού, στο οποίο περνά το πηνίο του εναλλάκτη θερμότητας.

Ποιοι είναι καλύτεροι συλλέκτες σωληνώσεων ή εκκένωσης;

Κάθε τύπος ηλιακού συλλέκτη έχει πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Ο αέρας μέσα στους ερμητικά σφραγισμένους γυάλινους σωλήνες στους συλλέκτες κενού παρέχει πολύ καλύτερη μόνωση από τους συλλέκτες επίπεδης πλάκας, αλλά μέρος της ηλιακής ενέργειας χάνεται όταν διέρχεται από τα κενά μεταξύ των σωλήνων.
Σε έναν συλλέκτη επίπεδης πλάκας, χάνεται περισσότερη θερμότητα από ό, τι σε ένα σωληνοειδές, αλλά είναι σε θέση να συλλέξει περισσότερη ενέργεια καθώς ολόκληρη η επιφάνειά του απορροφά το φως του ήλιου.

Έτσι, ελλείψει άλλων παραγόντων, ο θερινός επίπεδης ηλιακός συλλέκτης θα παράγει περισσότερη ενέργεια από ένα κενό, επειδή έχει μεγάλη επιφάνεια και η θερμοκρασία περιβάλλοντος δεν αποτελεί πρόβλημα.
Αντίθετα, το χειμώνα η θερμοκρασία του αέρα προκαλεί πολύ μεγαλύτερες απώλειες ενέργειας σε έναν επίπεδο ηλιακό συλλέκτη από ότι σε ένα σωληνωτό ηλιακό πάνελ, οπότε ο σχεδιασμός ενός σωληνοειδούς ηλιακού πλαισίου κενού είναι πιο αποτελεσματικός.

Η επιλογή του σχεδιασμού που ταιριάζει καλύτερα στο σπίτι σας εξαρτάται από την προβλεπόμενη χρήση. Εάν θέλετε να μειώσετε το κόστος θέρμανσης νερού το καλοκαίρι στη χώρα, πιθανότατα θα επωφεληθείτε από έναν επίπεδο ηλιακό συλλέκτη. Εάν σκοπεύετε να το χρησιμοποιήσετε μαζί με το λέβητα για θέρμανση δωματίων και θέρμανση ζεστού νερού το χειμώνα στο σπίτι για μόνιμη κατοικία, θα επωφεληθείτε περισσότερο από τον συλλέκτη θερμότητας κενού, επειδή λειτουργεί καλύτερα το χειμώνα σε σύγκριση με τους επίπεδους συλλέκτες.

Σε συστήματα με γλυκόλη, χρειάζεστε εναλλάκτη θερμότητας για ζεστό νερό, θέρμανση χώρου ή και τα δύο. Το θερμαινόμενο υγρό από τους ηλιακούς συλλέκτες θερμαίνει το νερό όταν περνά μέσα από το πηνίο στη δεξαμενή. Ένα επιπλέον πηνίο στη δεξαμενή που θερμαίνεται με αέριο ή ηλεκτρικό ρεύμα θα θερμαίνει το νερό εάν ο ηλιακός συλλέκτης δεν μπορεί να διατηρήσει την επιθυμητή θερμοκρασία ή δεν συμβαδίζει με την κατανάλωση ζεστού νερού.

Συντήρηση και ανθεκτικότητα

Οι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να διαρκέσουν 20-25 χρόνια, ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας και δεν απαιτούν σχεδόν καμία συντήρηση. Ένα σημαντικό μειονέκτημα της χρήσης ηλιακών συλλεκτών σε κρύα κλίματα είναι η χρήση μίγματος νερού και αιθυλενογλυκόλης σε ίσα μέρη. Το χειμώνα, η αιθυλενογλυκόλη είναι απαραίτητη για να διατηρηθεί το υγρό στους σωλήνες από το πάγωμα. 50% μείγμα αιθυλενογλυκόλης δεν παγώνει στους -35 ° C. το καλοκαίρι η θερμοκρασία των συλλεκτών επίπεδης πλάκας μπορεί να φτάσει τους 200 ° C και ο σωληνωτός ηλιακός συλλέκτης 295 ° C. Όταν θερμαίνεται πάνω από 150 ° C, αρχίζει η θερμική αποσύνθεση της αιθυλενογλυκόλης, η οποία συμβάλλει στο σχηματισμό της διάβρωσης και της κλίμακας. Επομένως, είναι σημαντικό τα πάνελ να χρησιμοποιούν ορισμένα εξαρτήματα ψύξης που περιλαμβάνονται στο σχεδιασμό, είτε χειροκίνητα είτε αυτόματα. Επιπλέον, η αιθυλενογλυκόλη είναι μια τοξική ουσία.

Πόσο λογικό είναι να χρησιμοποιείτε τον ήλιο για να θερμαίνετε άμεσα το νερό;

Η ανάγκη χρήσης αιθυλενογλυκόλης ως υγρού μεταφοράς θερμότητας και τα προβλήματα που προκύπτουν με αυτό οδηγούν σε μείωση της δημοτικότητας των ηλιακών συλλεκτών σε κρύα κλίματα. Η μείωση του κόστους των φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών και η ευελιξία της χρήσης τους καθιστά τους ηλιακούς συλλέκτες λιγότερο ανταγωνιστικούς ως μακροπρόθεσμες επενδύσεις.