Οδηγός Αγοράς Ηλιακού Θερμοσίφωνα

Ηλιακός Θερμοσίφωνας

Ο ηλιακός θερμοσίφωνας είναι η πιο απλή και γνωστή ηλιακή συσκευή. Κατά την λειτουργία του γίνεται εκμετάλλευση της αρχή του θερμοσιφώνου και επιτυγχάνεται η κυκλοφορία του νερού με φυσικό τρόπο χωρίς μηχανικά μέρη (αντλίες κλπ.). Η θέρμανση του νερού γίνεται μεσω της εκμετάλλευσης της θερμοκρασίας που αναπτύσσεται στους συλλέκτες του λόγω της ηλιακής ακτινοβολίας.

Αρχή του Θερμοσιφώνου: Η αρχή του θερμοσίφωνα βασίζεται στο φυσικό φαινόμενο της ροής των ρευστών λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας, και κατ’ επέκταση της διαφοράς πυκνότητας. Το θερμό νερό, καθώς είναι λιγότερο πυκνό από το κρύο, έχει την τάση να ανεβαίνει προς τα πάνω. Έτσι, το νερό που θερμαίνεται στους συλλέκτες του ηλιακού θερμοσίφωνα ανεβαίνει φυσικά προς την πάνω δεξαμενή, ενώ το κρύο νερό κατεβαίνει προς τους συλλέκτες, δημιουργώντας έναν κύκλο κυκλοφορίας χωρίς την ανάγκη μηχανικής αντλίας.

Είδη Ηλιακών Θερμοσιφώνων

Διακρίνουμε δύο είδη ηλιακών θερμοσιφώνων ανάλογα με τον αριθμό ενεργειακών πηγών που μπορούν να εκμεταλλευτούν. Διακρίνονται σε:

• Διπλής ενέργειας: Ο Ηλιακός Θερμοσίφωνας λειτουργεί εκμεταλλευόμενος είτε την ηλιακή ενέργεια είτε το ηλεκτρικό ρεύμα. Για τον σκοπό αυτό, υπάρχει ηλεκτρική αντίσταση τοποθετημένη στο δοχείου του ηλιακού θερμοσίφωνας ώστε να ζεσταίνει το νερό όταν η ηλιακή ενέργεια δεν επαρκεί (π.χ. τις ημέρες με συννεφιά).

• Τριπλής ενέργειας: Ο Ηλιακός Θερμοσίφωνας έχει επιπλέον μια είσοδο σε σχέση με τον ΗΘ διπλής ενέργειας, έτσι ώστε να εκμεταλλευτεί ως θερμαντικό μέσο το ζεστό νερό του κυκλώματοςθέρμανσης που παράγεται από τον πηγή κεντρικής θέρμανσης (Λέβητα ή Αντλία Θερμότητας).

Τα μέρη του Ηλιακού Θερμοσίφωνα

Οι ηλιακοί θερμοσίφωνες,  ανεξάρτητα από το είδος τους, αποτελούνται από δύο βασικά μέρη:

• Το τμήμα συλλογής ηλιακής ενέργειας: Οι ηλιακοί συλλέκτες, δηλαδή η επιφάνεια απορρόφησης της ηλιακής ακτινοβολίας.
• Το τμήμα αποθήκευσης θερμικής ενέργειας: Το ηλιακό δοχείο, δηλαδή η δεξαμενή αποθήκευσης του ζεστού νερού χρήσης.

Στον κλασσικό ηλιακό θερμοσίφωνα τα δύο αυτά μέρη είναι συναρμολογημένα μαζί και συνδέονται με σωληνώσεις. Επιπλέον, ο ηλιακός θερμοσίφωνας διαθέτει επιπλέον εξαρτήματα ελέγχου όπως η βαλβίδα υπερπίεσης.

Στα μεγαλύτερα συστήματα ηλιοθερμίας, όπως τα ηλιοθερμικά συστήματα βεβιασμένης κυκλοφορίας, οι συλλέκτες τοποθετούνται συνήθως στην οροφή του κτιρίου για να εκμεταλλεύονται τη μέγιστη ηλιακή ακτινοβολία. Το ηλιακό δοχείο, ωστόσο, βρίσκεται σε ξεχωριστό χώρο, συνήθως στο λεβητοστάσιο ή σε άλλο κεντρικό χώρο του κτιρίου, μακριά από τους συλλέκτες. Η κυκλοφορία του νερού μεταξύ των συλλεκτών και του δοχείου επιτυγχάνεται μέσω βεβιασμένης κυκλοφορίας με αντλία, επιτρέποντας τη μεταφορά της θερμότητας στο δοχείο, ανεξαρτήτως της φυσικής ροής του νερού, κάτι που καθιστά το σύστημα πιο αποτελεσματικό και ανεξάρτητο από τις καιρικές συνθήκες.

Κριτήρια Επιλογής Ηλιακού Θερμοσίφωνα

Τα βασικά κριτήρια για την σωστή επιλογή ενός ηλιακού θερμοσίφωνα είναι:

Κριτήριο Α – Μέγεθος δοχείου νερού

Το πρώτο κριτήριο για την επιλογή του κατάλληλου ηλιακού θερμοσίφωνα αφορά τη μέση κατανάλωση ζεστού νερού ανά άτομο, κυρίως κατά τη διάρκεια του χειμώνα, όταν η ηλιοφάνεια είναι σαφώς μικρότερη και η ζήτηση για ζεστό νερό αυξάνεται. Σε αυτό το κριτήριο συνυπολογίζεται και το νερό που χρησιμοποιείται από πλυντήρια ρούχων ή πιάτων. Συνήθως, υπολογίζεται ότι κάθε άτομο καταναλώνει περίπου 40 λίτρα ζεστού νερού την ημέρα. Έτσι, για μια τετραμελή οικογένεια με τυπική χρήση, ένας ηλιακός θερμοσίφωνας 160 λίτρων θεωρείται επαρκής για να καλύψει τις καθημερινές ανάγκες σε ζεστό νερό, τόσο για τις ανάγκες της οικογένειας όσο και για τις συσκευές που χρησιμοποιούν ζεστό νερό.

Κριτήριο Β – Τύπος Ηλιακών Συλλεκτών

Το δεύτερο κριτήριο αφορά τον τύπο των ηλιακών συλλεκτών και συγκεκριμένα το υλικό και τη τεχνολογία κατασκευής τους.

• Ο πιο απλός τύπος ηλιακών συλλεκτών αφορά χάλκινους ηλιακούς συλλέκτες.
• Οι επιλεκτικοί συλλέκτες μπορούν να αποδώσουν μέχρι 40% περισσότερο από τους απλούς (χάλκινους) ηλιακούς συλλέκτες.
• Επιπλέον οι ηλιακοί συλλέκτες με επίστρωση τιτανίου μπορούν να απορροφήσουν μέχρι 95% άμεση και έμμεση ακτινοβολία – άρα ακόμα μεγαλύτερη απόδοση και κατά τη διάρκεια του χειμώνα.
• Στον αντίποδα, υπάρχουν οι ηλιακοί που λειτουργούν με λυχνίες κενού, των οποίων η απόδοση θεωρείται ότι φτάνει το 100% ακόμα και το χειμώνα. Λόγω του μεγαλύτερου κόστους στην αγορά ηλιακού θερμοσίφωνα, προτιμώνται στις περιπτώσεις που υπάρχει ανάγκη ζεστού νερού πολύ υψηλών θερμοκρασιών, αν και έχουν προβλήματα υπερθέρμανσης.

Η τεχνολογία των σωλήνων κενού

Οι σωλήνες κενού είναι η πιο αποδοτική τεχνολογία που είναι διαθέσιμη αυτή τη στιγμή στην αγορά. Αντί για νερό στο κέντρο του σωλήνα διέρχεται ένας τρίτος σωλήνας από χαλκό, που μεταφέρει τη θερμότητα σχεδόν χωρίς απώλειες. Το υγρό που κυκλοφορεί στο εσωτερικό του χάλκινου σωλήνα εξατμίζεται και ανέρχεται σε έναν συμπυκνωτή όπου ψύχεται για να υγροποιηθεί και πάλι. Η θερμότητα μεταφέρεται από τον συμπυκνωτή μέσα στο boiler και θερμαίνει το νερό χρήσης. Τα κλειστά συστήματα είναι πιο αποδοτικά από τα ανοιχτά, αλλά κοστίζουν και περισσότερο.

Η βασική διαφορά είναι η γωνία πρόσπτωσης των ηλιακών ακτίνων. Στους επίπεδους συλλέκτες χάνεται ένα μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας, γιατί το μεγαλύτερο χρονικό διάστημα ο ήλιος «βλέπει» το επίπεδο πάνελ υπό γωνία. Μόνο για ένα πολύ μικρό χρονικό διάστημα η γωνία μηδενίζεται και οι ακτίνες πέφτουν κάθετα. Αντίθετα, στους σωλήνες κενού, η γωνία είναι πάντα η ιδανική.

Ένα άλλο πλεονέκτημα στους σωλήνες κενού είναι το ποσοστό αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας. Η απόδοσή τους είναι 94% και υπάρχουν ελάχιστες απώλειες θερμότητας. Αυτό φαίνεται ξεκάθαρα αν αγγίξουμε τους σωλήνες, οι οποίοι παραμένουν κρύοι τη στιγμή που το νερό χρήσης μπορεί να βράζει.

Επίσης οι συγκεκριμένοι προσφέρουν τη δυνατότητα προσαρμογής του συστήματος στις καιρικές συνθήκες. Το καλοκαίρι, για παράδειγμα, που η ηλιακή ακτινοβολία είναι πιο έντονη, μπορούμε να απομονώσουμε έναν ή περισσότερους σωλήνες χωρίς να κλείσουμε το σύστημα.

Σημαντικό είναι και ότι η λειτουργία του δεν επηρεάζεται αν σπάσει ένας σωλήνας. Το σημαντικότερο, ωστόσο, αυτής της κατηγορίας, είναι πως λειτουργούν σε πολύ ψηλότερες θερμοκρασίες και το σύστημα παράγει πολύ περισσότερη ισχύ, που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση, ψύξη ή άλλες εμπορικές εφαρμογές.

Κριτήριο Γ – Τύπος Δοχείου θέρμανσης (boiler)

Τα Δοχεία των Ηλιακών Θερμοσιφώνων διακρίνονται ανάλογα με το υλικό κατασκευής του:

• Glass (Εμαγιέ): Θεωρείτε η πιο ενδεδειγμένη κατασκευή, κυρίως για τις αντοχές της σε πολύ σκληρά νερά και για την υψηλή ελαστικότητά της, προστατεύοντας από ρωγμές λόγω συστολής και διαστολής κατά τις απότομες μεταβολές στη θερμοκρασία.
• Χάλκινο: Η τιμή αγοράς ανεβαίνει κατά πολύ για έναν ηλιακό θερμοσίφωνα με χάλκινο μπόιλερ, χωρίς σημαντικά πλεονεκτήματα.
• Ανοξείδωτο (ΙΝΟΧ): Δεξαμενή από ανοξείδωτο χάλυβα με μεγάλη αντοχή στη διάβρωση και την ηλεκτρόλυση αλλά επίσης αρκετά ακριβή στην αγορά.

Υπάρχουν τέσσερις κύριες τεχνικές επισμάλτωσης που διαφέρουν πολύ σε ποιότητα:

• Η πρώτη και καταλληλότερη είναι το Direct Enameling (σύμφωνα με το πρότυπο DIN 4753/3).
• Η δεύτερη σε αξία είναι το Double Enameling.
• Η τρίτη ποιοτικά μέθοδος είναι το Powder Enameling (ηλεκτροστατικό εμαγιέ).
• Η τέταρτη (που καλό είναι να αποφεύγεται) είναι η Εποξειδική Ρητίνη.

Ο ανοξείδωτος χάλυβας επίσης είναι μία επιλογή αλλά διεθνώς δεν χρησιμοποιείται λόγω της αδυναμίας σωστής συγκόλλησής του και του φαινομένου της μικροδιάβρωσης που παρουσιάζει όταν χρησιμοποιείται για αποθήκευση ζεστού νερού.

Τα εμαγιέ – glass δοχεία έχουν πλέον επικρατήσει στην παγκόσμια αγορά ηλιακών θερμοσιφώνων.

Αναλογία Δεξαμενής – Συλλέκτη

Ανάλογα με την τεχνολογία του συλλέκτη και τις απαιτήσεις για τη θερμοκρασία του νερού ή την αποδοτικότητα του συστήματος, επιλέγουμε το μέγεθος της δεξαμενής και την αναλογία των λίτρων της δεξαμενής προς τα τετραγωνικά μέτρα της επιφάνειας του συλλέκτη.

Για μαύρους συλλέκτες, μια ισορροπημένη αναλογία είναι 50 λίτρα (καθαρής χωρητικότητας) προς 1 τετραγωνικό μέτρο καθαρής απορροφητικής επιφάνειας συλλέκτη. Αν η αναλογία αυτή είναι μικρότερη από 50 λίτρα, το σύστημα μπορεί να ανεβάσει μεγαλύτερες θερμοκρασίες στο νερό χρήσης. Αν είναι μεγαλύτερη, το σύστημα λειτουργεί με μεγαλύτερη αποδοτικότητα.

Για επιλεκτικούς συλλέκτες, η ισορροπημένη αναλογία είναι 65 λίτρα προς 1 τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας συλλέκτη, ενώ για συλλέκτες σωλήνων κενού, η αναλογία αυτή είναι 75 λίτρα προς 1 τετραγωνικό μέτρο.

Η επιλογή αυτής της αναλογίας επηρεάζει τόσο την θερμοκρασία του νερού όσο και την αποδοτικότητα του συστήματος.

Εγκατάσταση Ηλιακού Θερμοσίφωνα

Η εγκατάσταση του ηλιακού θερμοσίφωνα είναι απαραίτητο να γίνει από αδειοδοτημένο συνεργείο και σύμφωνα με τις οδηγίες του κατασκευαστή που περιέχονται στην συσκευασία του. Το ειδικευμένο συνεργείο γνωρίζει τον τρόπο σύνδεσής του ηλιακού θερμοσίφωνα και το πώς πρέπει να γίνουν οι υδραυλικές και ηλεκτρολογικές συνδέσεις. Κατά την εγκατάσταση είναι απαραίτητο να τοποθετηθούν τα εξαρτήματα ελέγχου του ηλιακού θερμοσίφωνα όπως η βαλβίδα υπερπίεσης.

Οι σωλήνες που συνδέουν τον (τους) συλλέκτη (ες) με τον θερμικό εναλλάκτη της δεξαμενής (jacket) πρέπει να είναι από υλικό που αντέχει τις υψηλές θερμοκρασίες, να έχουν μεγάλη διατομή και να είναι καλά μονωμένοι.

Οι δύο πιο ενδεδειγμένες λύσεις είναι οι εύκαμπτοι ανοξείδωτοι σωλήνες. Ο χαλκοσωλήνες είναι επίσης μία καλή επιλογή αλλά λόγω υψηλότερου κόστους αλλά και λόγω της μεγάλης τριβώδους ροής που προκαλούν δεν είναι η βέλτιστη λύση.

Προσοχή: Οι απλοί μαύροι σωλήνες (σωλήνες δικτυομενου πολυαιθυλενίου PeX κλπ.) δεν ενδείκνυνται διότι δεν αντέχουν θερμοκρασίες άνω των 90 βαθμών που αναπτύσσονται στους συλλέκτες νέας τεχνολογίας.

Συντήρηση Ηλιακού Θερμοσίφωνα

Η τακτική συντήρηση του ηλιακού θερμοσίφωνα βελτιστοποιεί την ποιότητα, την υγιεινή και την απόδοση λειτουργίας του, κάνοντας παράλληλα οικονομία και στην κατανάλωση ενέργειας. Για την εύρυθμη λειτουργία του ηλιακού θερμοσίφωνα απαιτείται η τακτική του συντήρηση από εξειδικευμένο συνεργείο.
Οι απαραίτητες ενέργειες κατά τη συντήρηση του ηλιακού θερμοσίφωνα είναι:

• Ο έλεγχος της στάθμης των ηλιακών υγρών & η συμπλήρωση όπου κρίνεται απαραίτητο.
• Ο έλεγχος και επιδιόρθωση των μονώσεων στις τοπικές σωληνώσεις του ηλιακού.
• Ο έλεγχος και η αλλαγή του ανόδιου του μαγνησίου, ώστε να αποφεύγεται η δημιουργία αλάτων εντός του ηλιακού θερμοσίφωνα.
• Ο έλεγχος και ο καθαρισμός της ηλεκτρικής αντίστασης.

Πολλές φορές η συντήρηση είναι προυπόθεση εγγύησης σε πολλούς κατασκευαστές. Η συντήρηση θα πρέπει να γίνεται πάντα από αδειούχους εγκαταστάτες και να συμπληρώνεται με σφραγίδα και υπογραφή το βιβλίο συντήρησης του ηλιακού.

Κόστος – Τιμές Ηλιακού Θερμοσίφωνα

Το κόστος αγοράς ηλιακού θερμοσίφωνα εξαρτάται άμεσα από το μέγεθος του δοχείου και των συλλεκτών καθώς και από τα υλικά και τις τεχνολογίες κατασκευής του. Σε κάθε περίπτωση εκτός από την τιμή του ηλιακού θερμοσίφωνα, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη και ο χρόνος απόσβεσης της αγοράς του, καθώς είναι αλληλένδετα μεγέθη. Συνήθως τα συστήματα με υψηλή τιμή, έχουν υψηλότερους βαθμούς απόδοσης και για αυτό επιτυγχάνεται πιο άμεση απόσβεση.

Φυσικά προαπαιτούμενο για το παραπάνω αποτελεί η σωστή διαστασιολόγηση του ηλιακού θερμοσίφωνα, ώστε να καλύπτει πλήρως αλλά και χωρίς υπερβολές τις ανάγκες του κτηρίου σε ζεστό νερό χρήσης.

Εγγύηση

Ελλείψει ικανού θεσμικού πλαισίου, οι εγγυήσεις που συνοδεύουν τους ηλιακούς θερμοσίφωνες είναι ποικίλες και μερικές φορές παραπλανητικές. Όταν επιλέγουμε έναν ηλιακό θερμοσίφωνα πρέπει να διαβάσουμε καλά όλους τους όρους και τις προϋποθέσεις της εγγύησης προτού κρίνουμε την αξία της. Υπογραμμίζεται ότι: με δεδομένο ότι στην αγορά μπορεί να κυκλοφορούν και προϊόντα αμφιβόλου ποιότητας, καλό θα είναι ο καταναλωτής να επιλέγει εταιρείες εμπιστοσύνης, ώστε να αποφεύγονται οι περιπτώσεις αστοχίας γύρω από τις ιδιότητες ενός ηλιακού θερμοσίφωνα.

Πιστοποιήσεις και Σήματα Ποιότητας. 

Το πλέον αναγνωρισμένο σήμα ποιότητας για ηλιακά θερμικά συστήματα στην Ευρώπη είναι το Solar Keymark. Το Solar-Keymark πιστοποιεί τόσο την μέθοδο παραγωγής και την ποιότητα του προϊόντος όσο και την απόδοσή του. Επίσης σημαντικό ρόλο παίζουν το Δελτίο Προϊόντος – Product Fiche που αναγράφει όλες τις τεχνικές παραμέτρους του ηλιακού θερμοσίφωνα καθώς και η ενεργειακή ετικέτα.