Ηλιακός Θερμοσίφωνας: Οικονομία & Προστασία του Περιβάλλοντος

Κάθε μορφή ζωής χρειάζεται τον Ήλιο για να επιβιώσει. Επειδή όμως οι ακτίνες του ζωοδότη πλανήτη δεν φτάνουν πάντα εκεί που χρειάζεται, ο άνθρωπος φρόντισε ώστε να συλλέξει τη θερμότητά του και να εξασφαλίσει την ευημερία και την άνεσή μας. Αυτό ακριβώς είναι και το σκεπτικό πίσω από τον τρόπο λειτουργίας του ηλιακού θερμοσίφωνα: Να συγκεντρώνεται η ελεύθερη φυσική ενέργεια που παρέχεται από τον Ήλιο και να τη μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια. Που με τη σειρά της επιτρέπει ζεστό νερό για οικιακή χρήση αλλά και θέρμανση εντελώς δωρεάν, συμβάλλοντας έτσι στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και ταυτόχρονα στην εξοικονόμησή της που επίσης φαίνεται στους χαμηλούς λογαριασμούς του ηλεκτρικού ρεύματος. Για αυτό ο ηλιακός θερμοσίφωνας είναι μια πολύτιμη συσκευή που δεν πρέπει να λείπει από κανένα σπίτι!

Ας δούμε όμως πώς ακριβώς λειτουργεί αυτή η τεχνολογική ανακάλυψη που λέγεται ηλιακός θερμοσίφωνας ή ηλιακό θερμικό σύστημα. Και ας μάθουμε, μέσα από τον συγκεκριμένο οδηγό πώς μπορούμε να διακρίνουμε τους διαφορετικούς τύπους ηλιακών συστημάτων ώστε να μπορέσουμε να επιλέξουμε και την καλύτερη λύση για το δικό μας οίκημα ή επαγγελματικό χώρο όπου θέλουμε να έχουμε πάντα ζεστό νερό και θέρμανση.

Ηλιακοί συλλέκτες: Ίδια αρχή, διαφορετικές τεχνολογίες

Τα κύρια μέρη που έχει ένας έναν ηλιακός θερμοσίφωνας είναι ο ηλιακός συλλέκτης, δηλαδή το πάνελ. Και το μπόιλερ, ήτοι το δοχείο όπου συλλέγεται το ζεστό νερό χρήσης.

Το ηλιακό πάνελ αποτελείται από διάφορα εξαρτήματα, το καθένα με μια συγκεκριμένη λειτουργία:

• Ένας ηλιακός απορροφητής φωτός, που αποτελείται από μια πλάκα αλουμινίου ή χαλκού στην οποία εναποτίθεται το υλικό που χρησιμοποιείται για την απορρόφηση ενέργειας.
• Διαφανής γυάλινη πλάκα (τοποθετημένη πάνω από τον απορροφητή)
• Ένα πλαίσιο, από αλουμίνιο, το οποίο χρησιμεύει για να περιέχει το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο το πάνελ.

Η ενέργεια του Ήλιου, περνώντας μέσα από το γυαλί, συναντά τον απορροφητή ο οποίος μεταφέρει τη θερμότητα στο υγρό μεταφοράς θερμότητας που ρέει στους σωλήνες κάτω από αυτό.

Αυτή η θερμότητα χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του νερού που περιέχεται στο μπόιλερ, το οποίο θα χρησιμοποιηθεί για θέρμανση, για ζεστό νερό οικιακής χρήσης ή και για τα δύο.

Στην αγορά θα βρείτε δύο τύπους θερμικών ηλιακών συλλεκτών, παρόμοια σε δομή και λειτουργία, αλλά ειδικά για διαφορετικούς τύπους οροφής:

• Τα επίπεδα πάνελ, τα οποία μπορούν να ενσωματωθούν στην οροφή και να χρωματιστούν για να δημιουργήσουν μεγαλύτερη αισθητική αρμονία με τα πλακάκια. Αυτή είναι μια πιο φθηνή εγκατάσταση από τους συλλέκτες σωλήνων και η ιδανική λύση για στέγες με νότιο προσανατολισμό.
• Τα πάνελ κενού, τα οποία προσφέρουν μεγαλύτερη απόδοση και μεγαλύτερη ευελιξία καθώς αποτελούνται από σωλήνες χαλκού που μπορούν να περιστραφούν (γέρνουν και περιστρέφονται) έως και 25 ° το πολύ ανά πλευρά, έτσι ώστε να συλλαμβάνουν καλύτερα τις ηλιακές ακτίνες. Οι συλλέκτες σωλήνων είναι κατάλληλοι για εγκατάσταση σε στέγες, επίπεδες και επικλινείς καθώς και σε τοίχους.

Τα μπόιλερ των ηλιακών θερμοσιφώνων, όπως και αυτά που χρησιμοποιούνται στα λεβητοστάσια, είναι δοχεία θέρμανσης ζεστού νερού. Η θέρμανση του νερού στα μπόιλερ μπορεί να γίνει με τρεις τρόπους:

• Με ηλεκτρική ενέργεια
• Με τη χρήση της ηλιακής ενέργειας
• Μέσω του συστήματος οικιακής θέρμανσης

Για τη μεταφορά της ενέργειας, είτε μέσω του δικτύου θέρμανσης είτε μέσω του Ήλιου απαιτούνται εναλλάκτες θερμότητας-σερπαντίνες. Προκειμένου για τη θέρμανση ενός μπόιλερ, ο καταλληλότερος τύπος εναλλάκτη είναι ο μανδύας, ένα διπλό τοίχωμα στο εσωτερικό του δοχείου μέσα στο οποίο ρέει το νερό του κλειστού κυκλώματος που μεταφέρει την ενέργεια από τον συλλέκτη.

Οι ηλιακοί θερμοσίφωνες διακρίνονται επίσης σε ανοικτού κυκλώματος και σε αυτούς κλειστού κυκλώματος.

Ειδικότερα, σε έναν ηλιακό θερμοσίφωνα ανοικτού κυκλώματος το νερό χρήσης ρέει μέσα από τον συλλέκτη, θερμαίνεται και αποθηκεύεται στο μπόιλερ.  Ωστόσο, αυτός ο τύπος ηλιακών θερμοσιφώνων δεν είναι και τόσο διαδεδομένος ακριβώς επειδή το νερό χρήσης περνάει μέσα από το συλλέκτη και αυτό δεν είναι ιδιαίτερα υγιεινό όταν περιέχει άλατα.

Οι πιο διαδεδομένοι επομένως ηλιακοί θερμοσίφωνες είναι οι λεγόμενοι κλειστού κυκλώματος. Σε αυτό το είδος ηλιακού θερμοσίφωνα το νερό βρίσκεται αποθηκευμένο στο μπόιλερ. Η μεταφορά δε της ενέργειας γίνεται με τη βοήθεια του κλειστού κυκλώματος που περιέχει νερό το οποίο είναι διαφορετικό από το νερό χρήσης.

Ηλιακοί θερμοσίφωνες φυσικής ή βεβιασμένης ροής

Ανάλογα με τη θέση τοποθέτησης του μπόιλερ υπάρχουν επίσης δύο παραλλαγές ηλιακών θερμικών συστημάτων:

• Οι ηλιακοί θερμοσίφωνες φυσικής ροής, στους οποίους το μπόιλερ είναι τοποθετημένο επάνω στη βάση του συλλέκτη και βρίσκεται πιο ψηλά από αυτόν, με αποτέλεσμα η ροή του νερού στο κλειστό κύκλωμα να γίνεται με φυσικό τρόπο. Αυτή είναι και η πιο φθηνή, πιο συμπαγής και πιο διαδεδομένη λύση.
• Οι ηλιακοί θερμοσίφωνες εξαναγκασμένης ροής, στους οποίους το μπόιλερ είναι τοποθετημένο πιο χαμηλά από τον συλλέκτη και έτσι η μεταφορά ενέργειας γίνεται με εξαναγκασμό και συγκεκριμένα με τη βοήθεια κυκλοφορητή. Αν και ακριβότερα, τα συστήματα αναγκαστικής ή βεβιασμένης κυκλοφορίας έχουν καλύτερη απόδοση και, καθώς το μπόιλερ τοποθετείται σε υπόγειο χώρο, καλύτερη αισθητική.

Ηλιακός θερμοσίφωνας φυσικής ροής 

Είναι γνωστό ότι το ζεστό νερό τείνει να ανεβαίνει και αντικαθιστά το κρύο που κατεβαίνει. Η λειτουργία του συστήματος φυσικής κυκλοφορίας βασίζεται σε αυτήν την απλή φυσική αρχή. Εγκαθιστώντας λέβητα ακριβώς πάνω από το ηλιακό πάνελ, μπορείτε επομένως να συσσωρεύσετε τη θερμότητα που συλλέγεται από τη ροή που κυκλοφορεί στο κύκλωμα με φυσικό τρόπο. Η αποτελεσματικότητα αυτού του τύπου συστήματος μειώνεται προφανώς κατά τους χειμερινούς μήνες, όταν οι πολύ χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες τείνουν να κρυώνουν τη δεξαμενή.

Αυτή η απλή τεχνολογία μπορεί να χρησιμοποιήσει και τους δύο ηλιακούς συλλέκτες, δηλαδή και τους δύο επίπεδους υαλοπίνακες και τους σωλήνες κενού. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μικρές οικίες, καθώς συνήθως δεν υπερβαίνουν τα 5 κυβικά νερού. Αυτό σημαίνει ότι ο κύριος σκοπός τους είναι να αντικαταστήσουν τους κλασικούς λέβητες σπιτιού, για τη θέρμανση οικιακού νερού ή για τη θέρμανση μικρότερων σε τετραγωνικά χώρων.

Τα παραπάνω ισχύουν για όλα τα συστήματα ανοιχτού κυκλώματος ή όταν το ζεστό νερό που χρησιμοποιείται είναι το ίδιο με αυτό που θερμαίνεται από το σύστημα. Εάν, από την άλλη πλευρά, απαιτείται να θερμανθεί μεγαλύτερη ποσότητα νερού, πρέπει να εγκατασταθεί ένα σύστημα κλειστού κυκλώματος, το οποίο μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας μεταφέρει τη συλλεγόμενη θερμότητα στη δεξαμενή οικιακού νερού.

Ηλιακός θερμοσίφωνας βεβιασμένης ροής

Το ηλιακό θερμικό σύστημα αναγκαστικής κυκλοφορίας είναι ιδανικό για κρύα κλίματα και είναι κατάλληλο για τη βόρεια Ελλάδα και σίγουρα απαραίτητο για τις χώρες της Βόρειας Ευρώπης.

Αυτό το σύστημα χρησιμοποιεί κυρίως την τεχνολογία κλειστού κυκλώματος. Συνήθως χρησιμοποιείται ένα μείγμα νερού και αντιψυκτικού, το οποίο ρέει μέσα στους σωλήνες χάρη σε μια ηλεκτρική αντλία. Το υγρό αυτό θερμαίνεται καθώς περνά μέσα από τα πάνελ και απελευθερώνει τη θερμότητά του μέσα στη δεξαμενή, χάρη σε ένα ειδικό πηνίο που βελτιστοποιεί την ανταλλαγή θερμότητας. Αυτή η απλούστερη έκδοση διαφέρει από τη φυσική κυκλοφορία κλειστού κυκλώματος, μόνο με την προσθήκη μιας ηλεκτρικής αντλίας που σας επιτρέπει να τοποθετήσετε τη δεξαμενή όπου επιθυμείτε.

Ωστόσο, η τεχνολογία κατέστησε δυνατή τη βελτίωση αυτών των πλαισίων, δημιουργώντας ένα κενό στους σωλήνες όπου ρέει το υγρό και επιτρέποντας έτσι τη βέλτιστη θερμομόνωση και πολύ χαμηλή διασπορά (στην πράξη δημιουργείται ένα θερμικό αποτέλεσμα). Αυτά τα πάνελ έχουν πολύ μεγαλύτερη απόδοση τους κρύους μήνες, ενώ το κέρδος σε σύγκριση με τα παραδοσιακά είναι ελάχιστο τους καλοκαιρινούς μήνες. Η εγκατάσταση ηλιακού με σωλήνες κενού πρέπει να γίνει ωστόσο οπωσδήποτε από εξειδικευμένους τεχνικούς, διαφορετικά το σύστημα μπορεί να υποστεί βλάβη λόγω των υψηλών θερμοκρασιών που μπορούν να φτάσουν αυτοί οι σωλήνες τους καλοκαιρινούς μήνες (πάνω από 250 °).

Μια μικρή ηλεκτρονική μονάδα ελέγχου ελέγχει τη θερμοκρασία του υγρού στον πίνακα και τη θερμοκρασία του νερού στη δεξαμενή. Για την αποφυγή σπατάλης ηλεκτρικής ενέργειας, η αντλία ενεργοποιείται μόνο όταν η θερμοκρασία των πάνελ υπερβαίνει τη θερμοκρασία του δοχείου.

Ηλιακός θερμοσίφωνας διπλής ή τριπλής ενέργειας;

Μια άλλη κατηγορία στην οποία χωρίζονται οι ηλιακοί θερμοσίφωνες είναι στους λεγόμενους διπλής και τριπλής ενέργειας.

Στην ουσία η διάκριση αφορά τον τρόπο λειτουργίας  και συγκεκριμένα τη σύνδεση μέσω της οποίας μεταφέρει την ενέργεια.

Έτσι, οι ηλιακοί θερμοσίφωνες διπλής ενέργειας είναι εκείνοι που λειτουργούν μέσα από δύο πηγές, αυτή του Ήλιου και του ηλεκτρικού ρεύματος.

Ενώ, οι ηλιακοί θερμοσίφωνες τριπλής ενέργειας λειτουργούν τόσο μέσα από τον Ήλιο και το ηλεκτρικό ρεύμα αλλά και σε συνεργασία με το σύστημα κεντρικής θέρμανσης που υπάρχει στην οικία ή το κτίριο. Η εγκατάσταση ηλιακού θερμοσίφωνα τριπλής ενέργειας προϋποθέτει την ύπαρξη κατάλληλης υποδομής υπό την μορφή ξεχωριστών σωληνώσεων που να συνδέουν το λεβητοστάσιο με τον χώρο εγκατάστασης του ηλιακού θερμοσίφωνα.

Τι να προσέξετε προτού επιλέξετε ηλιακό θερμοσίφωνα

Πέρα από τις διαφορετικές τεχνολογίες και τα μοντέλα, προτού προβεί κανείς στην επιλογή ενός ηλιακού θερμοσίφωνα πρέπει να δώσει ιδιαίτερη σημασία στη χωρητικότητα της δεξαμενής. Δηλαδή θα πρέπει να υπολογίσετε τα άτομα που θα καταναλώνουν ζεστό νερό. Σύμφωνα με τις συστάσεις διεθνώς, η αναλογία είναι 40 λίτρα ανά άτομο. Η περίπτωση της χωρητικότητας φανερώνει και τη σημασία γενικά της προτίμησης και επιμονής στα πιστοποιημένα προϊόντα: στα μη πιστοποιημένα  η ονομαστική χωρητικότητα απέχει κατά πολύ από την πραγματική.

Η εγκατάσταση του ηλιακού θερμοσίφωνα είναι επίσης μια εργασία η οποία δεν θα πρέπει να αφεθεί στην τύχη αλλά να γίνει από επαγγελματίες τεχνικούς. Ιδιαίτερα σημαντική είναι επίσης η επιλογή της τοποθεσίας του ηλιακού θερμοσίφωνα γι’ αυτό και είναι καλύτερα να έχετε μια εξειδικευμένη προσέγγιση από έμπειρο τεχνικό.  Ο τεχνικός είναι επίσης σε θέση να σας συμβουλεύσει για την καταλληλότερη γεννήτρια που συνδυάζεται με το ηλιακό σας σύστημα, ώστε να μπορείτε να βασίζεστε πάντα στην πιο αποδοτική θέρμανση.

Αντί επιλόγου: Τα πλεονεκτήματα του ηλιακού θερμοσίφωνα

Η ηλιακή ενέργεια παραμένει κάτι ασύλληπτα μεγάλο, απλώς σκεφτείτε ότι είναι 15.000 φορές μεγαλύτερη από τις ενεργειακές ανάγκες του κόσμου.

Φανταστείτε επομένως πόσο συμφέρει η εγκατάσταση ενός ηλιακού θερμικού συστήματος σε μία μέση οικογένεια. Εν ολίγοις, τα πλεονεκτήματα είναι:

• εξοικονόμηση στον λογαριασμό θέρμανσης κατά τουλάχιστον 50%
• δυνατότητα ενσωμάτωσης στο ήδη υπάρχον σύστημα ή σε ένα νέο, ίσως χρησιμοποιώντας ανανεώσιμη ενέργεια
• διαφορετικοί τύποι ώστε να μπορεί να γίνει προσαρμογή σε κάθε σπίτι
• αύξηση της αξίας της σπιτιού, μαζί με την αναβάθμιση της ενεργειακής κατηγορίας του ακινήτου
• μείωση των εκπομπών CO2 στην ατμόσφαιρα – συμβολή στον σεβασμό του περιβάλλοντος