Η ζωή ενός σύγχρονου ανθρώπου είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς χωρίς τη χρήση ενέργειας. Παραδοσιακές πηγές ενέργειας είναι το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, ο άνθρακας. Ωστόσο, στη φύση, τα αποθέματα ορυκτών καυσίμων είναι περιορισμένα και η μέρα που θα εξαντληθούν δεν είναι μακριά. Προκειμένου να αποφευχθεί μια ενεργειακή κρίση, οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο αναπτύσσουν ενεργά τεχνολογίες που βασίζονται σε εναλλακτικές, ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως η ηλιακή θερμότητα, η αιολική ενέργεια και η κίνηση του νερού σε ποτάμια, θάλασσες και ωκεανούς και η παλιρροιακή ενέργεια των θαλάσσιων κυμάτων. Σε πολλές χώρες του κόσμου αυξάνεται σταδιακά η χρήση διαφόρων εγκαταστάσεων που μετατρέπουν την ηλιακή ενέργεια σε θερμότητα.
Εναλλακτική ηλιακή ενέργεια
Το ζήτημα της οικονομικής θέρμανσης ενός θερμοκηπίου ή ενός σπιτιού, η παροχή ζεστού νερού και πολλές άλλες πτυχές της υποστήριξης της ζωής αντιμετωπίζονται συχνότερα από ιδιοκτήτες ακινήτων μακριά από τα όρια της πόλης, που στερούνται τη δυνατότητα χρήσηςτις ευλογίες του πολιτισμού. Η παραδοσιακή θέρμανση σόμπας περιλαμβάνει παροχή καυσίμου, και αυτό σημαίνει τόσο κεφάλαια όσο και σημαντική περιοχή. Εάν χρησιμοποιείται αέριο ή καύσιμο ντίζελ για θέρμανση, απαιτούνται ειδικά δοχεία και ασφαλής χώρος αποθήκευσης, καθώς και ειδικό σύστημα τροφοδοσίας. Ο άνθρακας και τα καυσόξυλα πρέπει να αποθηκεύονται σε μεγάλο αχυρώνα.
Σε τέτοιες καταστάσεις, κάθε χρόνο όλο και περισσότεροι ιδιοκτήτες σπιτιού στρέφονται στη χρήση της ανεξάντλητης ηλιακής ενέργειας. Ειδικές εγκαταστάσεις που συλλέγουν και μετατρέπουν τις ακτίνες φωτός σε θερμότητα είναι αρκετά αποδεκτές για τους ρωσικούς συννεφιασμένους χειμώνες. Ακόμη και σε μια σχετικά ζοφερή μέρα, μια ηλιακή σόμπα αντιμετωπίζει τη θέρμανση ενός εξοχικού σπιτιού. Επιπλέον, η χρήση της ηλιακής ενέργειας είναι απολύτως αθόρυβη και δεν εκπέμπει τοξικές εκπομπές στην ατμόσφαιρα.
Τύποι ηλιακών θερμοσιφώνων
Οι συνεχώς εξελισσόμενες τεχνολογίες επιτρέπουν τη χρήση διαφόρων μοντέλων συλλεκτών που συσσωρεύουν ηλιακή ενέργεια ακόμη και σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν και σε συννεφιασμένο καιρό. Η διαθεσιμότητα των πληροφοριών σας επιτρέπει να επιλέξετε ανεξάρτητα το κατάλληλο μοντέλο ή να φτιάξετε έναν ηλιακό φούρνο με τα χέρια σας. Σήμερα, οι ηλιακοί συλλέκτες αντιπροσωπεύονται από τρεις κύριους τύπους:
- Flat.
- Κενό.
- Αέρας.
Γνωρίζοντας τις αρχές λειτουργίας, τα χαρακτηριστικά εγκατάστασης και την αποτελεσματικότητά τους, είναι εύκολο να επιλέξετε το σωστό μοντέλο ηλιακής κουζίνας για τη θέρμανση του σπιτιού σας.
Επίπεδες συλλέκτες
Τα πιο συνηθισμένα και οικονομικά επίπεδα πάνελ αποτελούνται από πλαίσιο αλουμινίου καλυμμένο με ειδικό σκούρο γυαλί,προστατεύοντας τη δομή από βροχόπτωση και πιθανές ζημιές. Στο εσωτερικό για την κυκλοφορία του ψυκτικού υγρού, τοποθετούνται σωλήνες χαλκού. Και ο ελεύθερος χώρος του πάνελ είναι γεμάτος με υλικό λήψης και συγκράτησης θερμότητας. Για να αποφευχθεί η σπατάλη της ηλιακής ενέργειας στη θέρμανση της οροφής, το πάνελ είναι εφοδιασμένο με θερμομόνωση. Σήμερα, αυτά τα μοντέλα θεωρούνται τα πιο αποτελεσματικά για το ρωσικό κλίμα.
Θερμαντήρες κενού
Οι συλλέκτες κενού λειτουργούν σαν θερμός και αποτελούνται από ένα σύστημα σωλήνων δύο στρώσεων γεμάτο με κενό. Οι εσωτερικοί σωλήνες από σκούρο γυαλί είναι γεμάτοι με ψυκτικό. Καλυμμένα με ένα στρώμα σιλικόνης, απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία και τη θερμότητα από τις ακτίνες του ήλιου και το κενό είναι ένας απόλυτος μονωτήρας θερμότητας που διατηρεί το 95% της ενέργειας που λαμβάνεται. Ακόμη και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, αυτός ο τύπος ηλιακού φούρνου είναι πολύ αποδοτικός.
Aerial Models
Σπάνια χρησιμοποιούνται συλλέκτες αέρα που θερμαίνουν τον αέρα που εισέρχεται στο εσωτερικό του σπιτιού. Η αρχή της λειτουργίας μιας τέτοιας συσκευής βασίζεται στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, δηλαδή, μέσω μιας επικάλυψης που αγώγει το φως, οι υπέρυθρες ακτίνες συσσωρεύονται σε μια ψύκτρα που μεταφέρει την λαμβανόμενη ηλιακή ενέργεια σε ένα μέρος του αέρα που εισέρχεται στο σπίτι. Τοποθετούνται εύκολα, οικονομικά, αλλά όχι πολύ αποτελεσματικά, αφού ο αέρας μεταφέρει τη θερμότητα χειρότερα από τα υγρά.
Η αποτελεσματικότητα ενός τέτοιου εξοπλισμού εξαρτάται από την ένταση του ηλιακού φωτός, το μέγεθος της δομής που χρησιμοποιείται και τη σωστή εγκατάσταση. Για παράδειγμα, οι επίπεδοι συλλέκτες και οι συλλέκτες κενού τοποθετούνται μόνο σε κλίσηστέγες. Το πάνελ ενός μεγάλου ηλιακού φούρνου εμβαδού 20 m22 παρέχει συνεχή θέρμανση υψηλής ποιότητας εξοχικής μονοκατοικίας.
Η αρχή λειτουργίας του ηλιακού θερμοσίφωνα
Το αυτόνομο σύστημα θέρμανσης, που λειτουργεί λόγω της επεξεργασίας της ηλιακής ενέργειας, περιλαμβάνει τρία κύρια στοιχεία στο σχεδιασμό του:
- Συλλέκτης που μετατρέπει το άμεσο ηλιακό φως σε ενέργεια που θερμαίνει το ψυκτικό υγρό (νερό ή αντιψυκτικό).
- Σύστημα αγωγών (κύκλωμα ανταλλαγής θερμότητας) για την κυκλοφορία του ψυκτικού υγρού που διέρχεται από τον συσσωρευτή.
- Αποθήκευση θερμότητας. Κατά κανόνα, ένα δοχείο με νερό που ζεσταίνεται για το μέλλον χρησιμοποιείται ως συσσωρευτής θερμότητας.
Ο μηχανισμός λειτουργίας μιας ηλιακής σόμπας είναι απλός: το ψυκτικό θερμαίνεται στους σωλήνες συλλέκτη και διέρχεται από τη δεξαμενή αποθήκευσης κατά μήκος του κυκλώματος ανταλλαγής θερμότητας. Το νερό που θερμαίνεται στη δεξαμενή τροφοδοτείται στα καλοριφέρ του συστήματος θέρμανσης του σπιτιού, στο κύκλωμα ανταλλαγής θερμότητας του θερμαινόμενου δαπέδου ή χρησιμοποιείται στην παροχή ζεστού νερού, για παράδειγμα, για ντους ή πλύσιμο πιάτων.
Εγκατάσταση ηλιακού φούρνου με τα χέρια σας
Σήμερα, η Κίνα κατέχει ηγετική θέση στην παραγωγή και χρήση συστημάτων σε εναλλακτικές πηγές ενέργειας. Αυτή η χώρα αντιπροσωπεύει το 78% του παγκόσμιου όγκου των ηλιακών συστημάτων που τίθενται σε λειτουργία. Στη σημερινή αγορά, οι Κινέζοι κατασκευαστές προσφέρουν καλής ποιότητας ηλιακούς συλλέκτες σε οικονομικές τιμές. Δεδομένου ότι η ηλιακή θέρμανση έχει σχεδιαστεί για 25-30 χρόνια λειτουργίας, συνιστάται η αγορά πάνελ ανταλλαγής θερμότητας από αξιόπιστους κατασκευαστές,και μπορείτε να εγκαταστήσετε το σύστημα μόνοι σας.
Τα ηλιακά θερμαντικά σώματα βρίσκονται στην επιφάνεια της οροφής ή εμβαθύνουν στη δομή της οροφής που βλέπει νότια. Η επιφάνεια των πάνελ κυμαίνεται από 2 έως 8 m2 και σε ένα σύστημα θέρμανσης μπορεί να υπάρχουν πολλά στοιχεία που διασυνδέονται με σωλήνες. Από τον ηλιακό συλλέκτη μέχρι τα καλοριφέρ του συστήματος θέρμανσης του σπιτιού και στον θερμοσυσσωρευτή περνούν σωλήνες από την επιφάνεια της οροφής. Όλες οι αρθρώσεις πρέπει να σφραγίζονται. Το σύστημα γεμίζει με ψυκτικό και τίθεται σε λειτουργία. Η ιδανική γωνία για την εγκατάσταση μιας ηλιακής σόμπας είναι 35o, αν και πολλοί κατασκευαστές συνιστούν 15-20o. Πριν από την αυτο-εγκατάσταση, συνιστάται να συμβουλευτείτε έναν εκπρόσωπο της εταιρείας. Φοβούμενοι να σπάσει ή να τοποθετηθεί κακώς ακριβός εξοπλισμός λόγω μικρής εμπειρίας σε τέτοιες εργασίες, είναι προτιμότερο να αναθέσετε την εγκατάσταση ενός ηλιακού συλλέκτη σε επαγγελματίες.
Πώς να φτιάξετε έναν ηλιακό φούρνο
Είναι δυνατός ο σχεδιασμός ενός στοιχειώδους ηλιακού συλλέκτη σε πολύ σύντομο χρόνο και με ελάχιστο κόστος. Πως? Η κατασκευή ενός ηλιακού φούρνου με τα χέρια σας είναι απλή: γυαλιστερά γαλβανισμένα φύλλα σιδήρου στερεώνονται στη νότια πλαγιά της οροφής και τοποθετείται πάνω τους ένα βαρέλι με όγκο 150-200 λίτρα. Το νερό που συνδέεται με αυτό μπορεί να ζεσταθεί έως και 60oC. Το μειονέκτημα αυτού του σχεδίου είναι ότι σε κρύο καιρό το δοχείο θα παγώσει και το νερό θα παραμείνει κρύο. Και επίσης σε μια συννεφιασμένη μέρα, το βαρέλι δεν θα ζεσταθεί στην επιθυμητή θερμοκρασία.
Ένα άλλο δημοφιλές DIY είναι ένας ηλιακός φούρνος που κατασκευάζεται από πηνίο ψυγείου. Τα πηχάκια χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενός σκελετού με βάση από ελαστικό χαλάκι καλυμμένο με αλουμινόχαρτο. Το πηνίο, που πλένεται από τα υπολείμματα του φρέον, στερεώνεται μέσα στο πλαίσιο με σφιγκτήρες και μπουλόνια. Μέσω προδιάτρητων οπών, συνδέεται με σωλήνες σε δεξαμενή αποθήκευσης με έξοδο για την παροχή θερμαινόμενου νερού. Το πλαίσιο είναι καλά κλεισμένο με γυαλί, το νερό τροφοδοτείται στο πηνίο από τη βαρύτητα.
Τέτοια απλά σχέδια χρησιμοποιούνται συνήθως από τους καλοκαιρινούς κατοίκους για να πάρουν μια μικρή ποσότητα ζεστού νερού.
Αειφορία της ηλιακής ενέργειας
Υπολογισμοί που πραγματοποιήθηκαν από επιστήμονες της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών δείχνουν ότι στην κεντρική Ρωσία για 1 m2 ο ήλιος ακτινοβολεί από 100 έως 250 W ενέργειας και έως και 1000 W το μεσημέρι μιας καθαρής μέρας. Αυτοί οι υπολογισμοί αποδεικνύουν ότι ένας ηλιακός συλλέκτης με εμβαδόν 2 m2 καθημερινά μπορεί να θερμάνει 100 λίτρα νερού σε θερμοκρασία 45-55o C, αλλά όχι χαμηλότερο από 37 oC.
Ασφαλές, πλήρως αυτοματοποιημένο και φιλικό προς το περιβάλλον σύστημα θέρμανσης μιας εξοχικής κατοικίας δεν απαιτεί πρόσθετο κόστος ούτε για την πηγή ενέργειας, ούτε για επισκευές ούτε για συντήρηση για αρκετές δεκαετίες. Το μόνο που απαιτείται από τον χρήστη είναι να καθαρίζει περιοδικά την επιφάνεια των συλλεκτών από σκόνη, βρωμιά και χιόνι.
