Η ηλιοθερμία ανήκει στα ενεργητικά ηλιακά συστήματα και είναι η τεχνολογία η οποία αξιοποιεί την ηλιακή ενέργεια για την παραγωγή θερμότητας. Αυτή η ενέργεια χρησιμοποιείται για την κάλυψη των αναγκών μας σε θέρμανση χώρων και σε ζεστό νερό χρήσης (Ζ.Ν.Χ).
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. Το νερό της θέρμανσης μπορεί να θερμανθεί μέσω της ηλιακής ενέργειας κατά μεγάλο ποσοστό ανάλογα με την εγκατάσταση, με άμεσο αποτέλεσμα τη μείωση του καταναλισκόμενου καυσίμου. Ειδικά στην Ελλάδα, όπου υπάρχει έντονη ηλιακή ακτινοβολία ακόμα και τους χειμερινούς μήνες, η εφαρμογή της ηλιοθερμίας είναι πολύ αποδοτική. Οι ηλιοθερμικές εγκαταστάσεις έχουν ήδη πολύ ανεπτυγμένη εφαρμογή ακόμα και στις χώρες της βόρειας Ευρώπης, όπου η ηλιακή ακτινοβολία είναι σημαντικά χαμηλότερη από ό,τι στην Ελλάδα, με πολύ μεγάλη επιτυχία.
Η βασική αρχή ενός ηλιοθερμικού συστήματος είναι ότι εγκαθίσταται και λειτουργεί συνεισφέροντας στη θέρμανση με χρήση άλλων καυσίμων (της βασικής εγκατάστασης) και όχι καταργώντας την. Ο βαθμός συνεισφοράς και κατ’επέκταση μείωσης της χρήσης καυσίμων εξαρτάται από το μέγεθος της εγκατάστασης, τη γεωγραφική θέση και άλλους παράγοντες. Για παράδειγμα, ένα ηλιοθερμικό σύστημα σε εφαρμογή θέρμανσης δαπέδου στην Κρήτη, θα μπορεί να αναλάβει σχεδόν εξολοκλήρου τα θερμικά φορτία, μηδενίζοντας τη χρήση πετρελαίου, ενώ αυτό το ποσοστό συνεισφοράς θα είναι σαφώς μικρότερο σε κάποια περιοχή της Μακεδονίας όπου η ηλιακή ακτινοβολία είναι μειωμένη, αλλά σίγουρα η συνεισφορά θα είναι σε επίπεδα άνω του 50%, μείωση που είναι πολύ σημαντική για τις καταναλώσεις καυσίμων και την καθημερινή οικονομία.
Αν δεν υπάρχει ηλιοφάνεια και υπάρχει ανάγκη θέρμανσης, η τροφοδοσία γίνεται από τις δεξαμενές αποταμίευσης, τα λεγόμενα και δοχεία αδράνειας, και σε περίπτωση που οι δεξαμενές έχουν εξαντληθεί, τότε παρεμβαίνει μία βοηθητική πηγή ενέργειας, συνήθως από τη συμβατική κεντρική θέρμανση. O ηλιακός ταμιευτήρας, συνδεδεμένος στο δίκτυο ύδρευσης, έχει δύο εναλλάκτες θερμότητας. O ένας τροφοδοτείται από το θερμαινόμενο μέσο που έρχεται από τον συλλέκτη και ο δεύτερος συνδέεται με τον λέβητα θέρμανσης. Αν δεν απαιτηθεί ζεστό νερό χρήσης στην εγκατάσταση, ο ηλιακός ταμιευτήρας έχει τη δυνατότητα να το κρατήσει ζεστό για πολλές μέρες. Μια καλά διαστασιολογημένη ηλιακή εγκατάσταση μπορεί να προσφέρει αρκετή ενέργεια, ώστε να καλύψει κατά το χρονικό διάστημα μεταξύ Μαΐου και Σεπτεμβρίου το 100% των αναγκών ενός νοικοκυριού σε ζεστό νερό και το 50% ως 70% σε ετήσια βάση. Τον χειμώνα πάντως θα πρέπει να λειτουργεί επιπρόσθετα και ο συμβατικός λέβητας θέρμανσης. Σε σπίτια με καλή θερμομόνωση, η ηλιακή ενέργεια μπορεί να κάνει και άλλα: την άνοιξη και το φθινόπωρο μπορεί να προσδώσει θερμότητα για το κύκλωμα ψύξης και τον χειμώνα να απαλλάξει σε κάποιον βαθμό τον λέβητα θέρμανσης από το φορτίο του.
Τα βασικά τμήματα από τα οποία αποτελείται ένα ηλιοθερμικό σύστημα είναι:
Ηλιακοί συλλέκτες
Σωληνώσεις
Δοχείο αποθήκευσης – αδρανείας
Ηλιακός Σταθμός
Controller –Συστήματα αυτοματισμού
Το ηλιοθερμικό σύστημα μπορεί να τοποθετηθεί σε οποιαδήποτε εγκατάσταση θέρμανσης, είτε κατά την κατασκευή της είτε μεταγενέστερα. Για την τοποθέτηση δεν απαιτείται καμία μετατροπή στο σύστημα της θέρμανσης αν αυτό είναι ήδη εγκατεστημένο. Βρίσκουν μεγαλύτερη εφαρμογή στις εγκαταστάσεις θέρμανσης δαπέδου, και αυτό γιατί το νερό ως μέσο θέρμανσης κυκλοφορεί σε χαμηλές θερμοκρασίες, τέτοιες που ακόμα και με ελάχιστη ηλιοφάνεια είναι εύκολο να επιτευχθούν με βάση την ηλιακή ενέργεια. Η μείωση της καταναλισκόμενης ποσότητας καυσίμου μπορεί να αγγίξει και το 80%, κάτι που είναι πολύ σημαντικό και για την καθημερινή οικονομία αλλά και για τις επιπτώσεις στο περιβάλλον. Για τις περιπτώσεις όπου το σύστημα λειτουργεί με θερμαντικά σώματα, απαιτείται η μείωση της θερμοκρασίας λειτουργίας (με αντιστάθμιση) και η αύξηση του χρόνου λειτουργίας σε χαμηλή θερμοκρασία, για να είναι συμφέρουσα η εφαρμογή ηλιοθερμίας.
Για τη συλλογή της ηλιακής ενέργειας και τη θέρμανση του νερού χρησιμοποιούνται ηλιακοί συλλέκτες. Οι συλλέκτες αυτοί εξασφαλίζουν μεγάλη απορρόφηση ηλιακής ενέργειας και κατ’έπέκταση μεγάλη συνεισφορά στο σύστημα θέρμανσης. Ο συνήθης συλλέκτης ονομάζεται επίπεδος συλλέκτης και συνήθως τοποθετείται στην οροφή. Αυτός ο συλλέκτης είναι ένα ορθογώνιο κουτί με ένα διαπερατό κάλυμμα που βλέπει τον ήλιο. Μικροί σωλήνες βρίσκονται μέσα στο κουτί και μεταφέρουν το νερό ή κάποιο άλλο ρευστό, όπως αντιπηκτικό, για να θερμανθεί. Οι σωλήνες συναρμολογούνται πάνω σε μια μεταλλική απορροφητική πλάκα, το οποίο βάφεται μαύρο για να απορροφά την ηλιακή θερμότητα. Το πίσω μέρος και τα πλαϊνά του κουτιού μονώνονται, ώστε να συγκρατούν την θερμότητα. Η θερμότητα συσσωρεύεται στον συλλέκτη και όπως περνά το ρευστό μέσα στους σωλήνες το θερμαίνει.
Όπως και στους σχεδιασμούς ηλιακών κτιρίων, έτσι και τα ηλιακά συστήματα θέρμανσης νερού μπορούν να ενεργά ή παθητικά. Τα πιο συνηθισμένα συστήματα είναι ενεργά, πράγμα που σημαίνει ότι χρησιμοποιούν αντλίες για τη κίνηση του θερμού ρευστού από τον συλλέκτη στη δεξαμενή αποθήκευσης. Ενώ το ηλιακό σύστημα θέρμανσης νερού λειτουργεί ικανοποιητικά, δεν θερμαίνει σωστά όταν ο ήλιος δεν λάμπει. Γι’αυτό το λόγο, τα σπίτια έχουν κι ένα συμβατικό σύστημα που χρησιμοποιεί ορυκτά καύσιμα, αέριο, αντλία θερμότητας ή καυστήρα βιομάζας ως κύρια πηγή θέρμανσης.
Το κόστος εγκατάστασης ενός ηλιοθερμικού συστήματος ποικίλει 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 επιπλέων ηλιακών συλλεκτών έτσι ώστε να καλύπτει το 60% της θέρμανσης.
Σελίδες κατασκευαστών
