Ηλιακός θερμοσίφωνας – τι είναι – από τι αποτελείται;
Εξαντλήσαμε σε δύο προηγούμενα άρθρα μας
όσο αφορά τους θερμοσίφωνες…
Τι είναι ο Θερμοσίφωνας
Βλάβες – αποκατάσταση
Σήμερα θα αναλύσουμε τους ηλιακούς θερμοσίφωνες, καθώς σε επόμενο άρθρο μας σύντομα, θα προχωρήσουμε σε βλάβες που μπορεί να παρουσιάσει ένας ηλιακός και τι συντήρηση πρέπει να του κάνουμε ώστε να μεγαλώσουμε τη διάρκεια ζωής τους.
Τι είναι όμως ο ηλιακός θερμοσίφωνας;
Πολύς κόσμος (οι περισσότεροι τουλάχιστον) γνωρίζουν τι είναι ο ηλιακός θερμοσίφωνας. Είναι το ίδιο πράγμα με το θερμοσίφωνα, με τη διαφορά ότι έχουμε τη δυνατότητα να έχουμε ζεστό νερό χωρίς ρεύμα! Αρκεί να έχουμε ήλιο. Πράγμα άπλετο στη χώρα μας ο Ήλιος. Άρα δεν έχουμε πρόβλημα με τέτοιου είδους συσκευές. Αν σκεφτούμε τις βόρειες χώρες που δεν έχουν τη δική μας ηλιοφάνεια, οπότε η χρήση ενός ηλιακού τους είναι σχεδόν άχρηστη, είμαστε προνομιούχοι σε αυτόν τον τομέα.
Θα δούμε στο παρόν άρθρο, πως λειτουργεί, θα αναλύσουμε από τι αποτελείται, πως είναι φτιαγμένος κλπ
Υπάρχουν διάφορα είδη ηλιακών θερμοσιφώνων. Παρακάτω θα σας τα εξηγήσουμε όλα. Να περάσουμε λοιπόν στο πρώτο..
Ηλιακός θερμοσίφωνας ανοιχτού κυκλώματος.
Το νερό χρήσης ρέει μέσα απόν το συλλέκτη, θερμαίνεται και αποθηκεύεται στο δοχείο ζεστού νερού (καζάνι – μπόιλερ) βλ. σχέδιο παρακάτω…
Σε αυτού του τύπου, το νερό χρήσης περνάει μέσα από το συλλέκτη, πράγμα το οποίο δημιουργεί μεγάλο πρόβλημα όταν το νερό περιέχει άλατα, καθώς επίσης θεωρείται ανθυγιεινό. Για αυτούς τους λόγους δεν είναι διαδεδομένοι στη χώρα μας.
Ηλιακός θερμοσίφωνας κλειστού κυκλώματος
Σε αυτούς τους θερμοσίφωνες, το νερό χρήσης βρίσκεται μόνο μέσα στο καζάνι, ενώ η θέρμανση του νερού στο καζάνι επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ξεχωριστού κλειστού κυκλώματος που περιέχει άλλο νερό. Αυτός είναι και ο πιο διαδεδομένος τύπος σε Ελλάδα και Ευρώπη…
Οι ηλιακοί κλειστού κυκλώματος χωρίζονται και αυτοί σε διάφορους τύπους, ανάλογα με τη θέση τοποθέτησης του δοχείου, χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες…
Ηλιακοί θερμοσίφωνες φυσικής ροής.
Σε αυτούς, το δοχείο (μπόιλερ) βρίσκεται επάνω από το συλλέκτη. Οπότε βρίσκεται ψηλότερα από αυτόν, κατά συνέπεια η ροή του νερού στο κλειστό κύκλωμα να γίνεται με φυσικό τρόπο, το θερμό νερό ανεβαίνει ψηλά και ωθεί το νερό που έχει κρυώσει στο μπόιλερ να επιστρέψει στο συλλέκτη για αναθέρμανση.
Ηλιακοί εξαναγκασμένης ροής ή διαιρούμενοι.
Σε αυτόν τον τύπο ηλιακού, το μπόιλερ μπορεί να βρίσκεται σε άλλο σημείο και συνήθως χαμηλότερα από τους συλλέκτες.
Η μεταφορά ενέργειας γίνεται με τη βοήθεια κυκλοφορητή, οπότε και θερμαίνεται το νερό του δοχείου (μπόιλερ)
Τέτοιους τύπους συναντούμε συχνά σε τοποθεσίες που απαγορεύεται πολεοδομικά η χρήση ηλιακών σε ταράτσες για λόγους καλαισθησίας και οικιστικής ομοιομορφίας. Οπότε, τοποθετούνται οι συλλέκτες στην ταράτσα, συνήθως ακουμπηστοί στις κεραμοσκεπές ή σε άλλο σημείο και το καζάνι σε μηχανολογικό χώρο εντός του οικήματος.
Πολλοί ιδιοκτήτες ακινήτων, οι οποίοι διαθέτουν το χώρο εντός κάποιου μηχανοστασίου, επίσης τοποθετούν τέτοιου είδους ηλιακά συστήματα, διότι δε φαίνεται στην ταράτσα τους το μπόιλερ και επίσης, υπάρχει και η δυνατότητα θέρμανσης του νερού και με τρίτο τρόπο !
Τα συστήματα φυσικής κυκλοφορίας είναι εύκολα στην τοποθέτηση, απαιτούν λιγότερη συντήρηση και είναι οικονομικότερα από τα εξαναγκασμένης ροής.
Τα συστήματα εξαναγκασμένης ροής, είναι μεν ακριβότερα αλλά έχουμε τη δυνατότητα να τα συνδέσουμε και με το σύστημα θέρμανσης, όπως προαναφέραμε.
Μπόιλερ ηλιακού φυσικής ροής
Τα μπόιλερ των ηλιακών, όπως και τα λεβητοστασίου, είναι δοχεία θέρμανσης νερού χρήσης.
Η θέρμανση του νερού μπορεί να επιτευχθεί..
Με ηλεκτρική ενέργεια
Με ηλιακή ενέργεια
Από το σύστημα θέρμανσης του χώρου μας
Η μεταφορά ενέργειας από τον ήλιο είτε από το δίκτυο θέρμανσης, γίνεται με τη βοήθεια εναλλακτών θερμότητας. Ο πιο κατάλληλος τύπος εναλλάκτη για τη θέρμανση ενός τέτοιου μπόιλερ, είναι ο μανδύας, ένα διπλό τοίχωμα από λαμαρίνα εσωτερικά του μπόιλερ, μέσα στο οποίο ρέει το νερό του κλειστού κυκλώματος που μεταφέρει την ενέργεια από το συλλέκτη στο μπόιλερ.
Ο μανδύας προσφέρει μεγάλη επιφάνεια εναλλαγής και είναι απλός στην κατασκευή.
Οι ηλιακοί που θερμαίνουν το νερό με ήλιο και ρεύμα λέγονται:
Ηλιακοί διπλής ενέργειας
Για να θερμανθεί το μπόιλερ από το δίκτυο θέρμανσης θα πρέπει αυτό να διαθέτει επιπλέον εναλλάκτη, ο οποίος στις περισσότερες περιπτώσεις είναι σωληνωτός, αποτελεί ενιαίο κομμάτι της φλάντζας του πμόιλερ μαζί με την ηλεκτρική αντίσταση και είναι βυθισμένος στη μάζα του νερού του μπόιλερ.
Δείτε στη φωτό τομή συλλέκτη κενού σωλήνα…
Ηλιακοί τριπλής ενέργειας
Υπάρχουν και οι ηλιακοί που διαθέτουν και δεύτερο εναλλάκτη (σερμπαντίνα) και μπορούν να θερμάνουν νερό με ήλιο, ρεύμα και από το δίκτυο θέρμανσης, ονομάζονται τριπλής ενέργειας.
Τα μπόιλερ ενός ηλιακού θα πρέπει να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες και να είναι ανθεκτικά σε διαβρώσεις, κυρίως από την επίδραση των αλάτων, τα οποία άλατα είναι πολύ επιθετικά στις θερμοκρασίες που λειτουργεί ένας ηλιακός και μπορούν να τον καταστρέψουν σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα.
Προστασία των μπόιλερ.
Για την προστασία των μπόιλερ χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι:
Α) Αντισκωριακή βαφή
Η μέθοδος είναι εντελώς ακατάλληλη και δεν προβλέπεται από κανέναν κανονισμό και καμιά οδηγία !! Παρ όλα αυτά χρησιμοποιείται ευρέως στη χώρα μας λόγω του υψηλού κόστους των ορθών λύσεων !!!
Καλό είναι όταν θέλουμε να αγοράσουμε έναν ηλιακό, να ζητάμε από τον προμηθευτή ένα αντίγραφο του φακέλου CE του ηλιακού! Στο οποίο αναγράφεται υποχρεωτικά το είδος προστασίας.
Β) Ανοξείδωτος χάλυβας
Εδώ θα πρέπει να προσέξουμε ότι δε μιλάμε για εξωτερικό κάλυμμα του μπόιλερ, αλλά για το υλικό κατασκευής του ίδιου του μπόιλερ, του μανδύα, των σωλήνων σύνδεσης κλπ
Ο ανοξείδωτος χάλυβας είναι υλικό με μεγάλη αντοχή στη διάβρωση, απαιτεί όμως υψηλή ποιότητα κατασκευής,. Ειδικά όσο αφορά τις συγκολλήσεις, που αν δεν γίνουν σωστά μπορεί να γίνουν το σημείο εκκίνησης καταστροφής του μπόιλερ, παρ όλο το ποιοτικό υλικό που χρησιμοποιήθηκε.
Ένα θέμα που πρέπει να προσέξουμε, ο ανοξείδωτος χάλυβας αντιδρά χημικά με τη χρήση χλωρίου από τα δίκτυα ύδρευσης !! Συνήθως στα δίκτυα ύδρευσης των μεγάλων πόλεων, δεν αποτελεί κίνδυνο, όμως σε περιοχές που η χλωρίωση δεν είναι σωστή, μπορεί να δημιουργηθούν προβλήματα! Τρέχα γύρευε δηλαδή…
Στη φωτό παρακάτω μπορείτε να δείτε μπόιλερ εξαναγκασμένης ροής…
Γ) Επισμάλτωση
Σμάλτο ονομάζουμε τη γυάλινη επιφάνεια που δημιουργείτε από την τήξη υγρού σμάλτου πάνω σε μια χαλύβδινη επιφάνεια και έχει γίνει ένα σώμα με αυτήν. Το σμάλτο είναι μίγμα ανόργανων πυριτικών αλάτων χημικά αδρανές, 100% υγιεινό και οικολογικό, χωρίς επικίνδυνες χημικές ουσίες. Στην υγρή του μορφή είναι υδατοδιάλυτο και αποκτά την τελική του μορφή με ψήσιμο σε υψηλές θερμοκρασίες (>850 C).
Όταν εφαρμόζεται σωστά, είναι ιδανική μέθοδος προστασίας των μπόιλερ, παρέχει μέγιστη αντοχή στη διάβρωση, είναι υγιεινή και έχει μειωμένο κόστος αγοράς ηλιακού, σε σχέση με τον ανοξείδωτο χάλυβα.
Ένα πιστοποιημένο μπόιλερ, θα πρέπει να αναγράφει και τον κανονισμό που τηρήθηκε για την αντιδιαβρωτική του προστασία, πχ: κατά DIN 4753/3
Η επισμάλτωση είναι μια βιομηχανική διαδικασία που απαιτεί σημαντικές επενδύσεις σε κεφάλαια και υψηλό επίπεδο τεχνογνωσίας. Γίνεται σε ειδικούς φούρνους όπου ψήνονται τα προς επισμάλτωση υλικά.
Για τη μείωση κόστους, χρησιμοποιούνται και άλλοι μέθοδοι όπως το εμαγιέ, που εφαρμόζεται ηλεκτροστατικά με τη μορφή πούδρας
Και να περάσουμε στους ηλιακούς συλλέκτες
Το πιο κρίσιμο ίσως σημείο για την καλή λειτουργία του ηλιακού, είναι ο ηλιακός συλλέκτης και αυτό γιατί σε όλων των ειδών τους ηλιακούς συλλέκτες, κυριαρχούν δύο αντίθετα φαινόμενα:
Η συλλεκτική επιφάνεια συλλέγει θερμότητα που προσπαθεί να αποθηκεύσει στο μπόιλερ
Από την άλλη, υπάρχουν απώλειες θερμότητας του συλλέκτη προς το περιβάλλον
Η ωφέλιμη ενέργεια ισούται με τη διαφορά της συλλεγόμενης ενέργειας μείον τις απώλειες
Όπως φαίνεται στο σχήμα, μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας που πέφτει επάνω στο συλλέκτη αντανακλάται από το τζάμι του ηλιακού (και δε θερμαίνει το συλλέκτη) και μέρος της απορροφάται από τη συλλεκτική επιφάνεια και γίνεται ωφέλιμη ενέργεια.
Άρα ένας ποιοτικός συλλέκτης είναι κατασκευασμένος ώστε να αντανακλά το ελάχιστο δυνατό ποσοστό της ηλιακής ακτινοβολίας.
Οι απώλειες από την άλλη μεριά, ισούται με τις απώλειες από την εμπρόσθια επιφάνεια (το τζάμι) και τις θερμικές απώλειες της πίσω επιφάνειας του συλλέκτη. Ένας ποιοτικός συλλέκτης, διαθέτει καλή μόνωση στο πίσω μέρος (αφρός πολυουραθάνης ) και πολύ καλής ποιότητας υλικά στεγάνωσης τζαμιού στην μπροστινή πλευρά, ώστε να ελαχιστοποιεί τις απώλειες θερμότητας.
Είδη ηλιακών συλλεκτών
Α) Επίπεδοι ηλιακοί συλλέκτες
Είναι οι πιο διαδεδομένη μορφή συλλέκτη, κυρίως λόγω του χαμηλού κόστους σε σχέση με τις λυχνίες κενού !!
Δείτε στο σχήμα μια δομή επίπεδου συλλέκτη…
Στο παρακάτω σχήμα δείτε τα επιμέρους στοιχεία από τα οποία αποτελείται ο επίπεδος συλλέκτης…
Ο επίπεδος συλλέκτης είναι στην ουσία μια στεγανή και μονωμένη σκάφη που περιέχει τη συλλεκτική επιφάνεια και κλείνει στεγανά στο πάνω μέρος της με κρύσταλλο.
Η συλλεκτική επιφάνεια, συνήθως βαμμένο φύλλο χαλκού, συνδέεται με τις σωληνώσεις κυκλοφορίας του νερού είτε με συγκόλληση είτε με μηχανική σύσφιξη. Βλ. φωτό παρακάτω…
Για να είναι αποδοτικός ο συλλέκτης, είναι πολύ σημαντικό να διαθέτει επαρκή μόνωση στο πίσω μέρος του, υψηλής ποιότητας κρύσταλλο και μελετημένο πλαίσιο στερέωσης και στεγάνωσης του κρυστάλλου ώστε να μην υπάρχουν διαρροές.
Β) Επιλεκτικοί επίπεδοι συλλέκτες
Για τη βελτιστοποίηση του ποσοστού της ακτινοβολίας που απορροφάται από το συλλέκτη, η συλλεκτική επιφάνεια βάφεται μαύρη, αφού γνωρίζουμε ότι τα σκούρα χρώματα απορροφούν περισσότερη ενέργεια.
Τα τελευταία χρόνια, αναπτύχθηκε ειδική τεχνολογία βαφής συλλεκτικών επιφανειών με ειδικές βαφές που απορροφούν πολύ μεγάλο ποσοστό από την εκπίπτουσα ακτινοβολία. Οι βαφές αυτές ονομάζονται επιλεκτικές και οι συλλέκτες που φέρουν συλλεκτική επιφάνεια βαμμένη με επιλεκτική βαφή, ονομάζονται επιλεκτικοί συλλέκτες. Η επιλεκτική βαφή προσφέρει πολύ υψηλό συντελεστή απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας εως 95% μειώνοντας αντίστοιχα την ανακλώμενη ενέργεια.
Το χρώμα περιέχει τιτάνιο !!! και εφαρμόζετραι στη μεταλλική επιφάνεια με μοριακό βομβαρδισμό !! Δεν υπάρχει στη χώρα μας εργοστάσιο επιλεκτικής βαφής.
Η επιλεκτική βαφή, προσδίδει στο συλλέκτη ένα χαρακτηριστικό γαλάζιο – μπλέ χρώμα, βλ. φωτό παρακάτω…
Ακόμη και στους συλλέκτες με επιλεκτική βαφή, θα πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στην ποιότητα της υπόλοιπης κατασκευής, καθώς ο επιλεκτικός συλλέκτης μεγιστοποιεί μεν το ποσοστό της ενέργειας που απορροφά, αλλά δε βοηθά καθόλου στη μείωση των απωλειών, συνεπώς δεν αρκεί να δηλώσουμε ότι ένας συλλέκτης είναι επιλεκτικός για να καθορίσουμε το επίπεδο της ποιότητάς του.
‘Ηταν μια πολύ καλή ανάλυση από τη σελίδα http://www.galaxysolar.gr/
Για να διαβάσετε το υπόλοιπο του άρθρου, όπως: Διαστασιολόγηση, τοποθέτηση κλπ ακολουθήστε τον παρακάτω σύνδεσμο: http://www.galaxysolar.gr/1A725604.el.aspx
