Ηλιακός συλλέκτης ενσωματωμένος στο κέλυφος του κτιρίου

Άρθρο του Μιχαήλ Γρ. Βραχόπουλου*

 

Από το 1974 έχει αναπτυχθεί στην Ελλάδα η τεχνολογία των ηλιακών συλλεκτών, η οποία διαδόθηκε στη χώρα με ιδιαίτερα μεγάλη επιτυχία και κάλυψε με πολύ καλά αποτελέσματα τις ανάγκες σε θερμό νερό χρήσης των κατοίκων.

Η τεχνολογία αυτή, μάλιστα,  αποτελεί σήμερα βασική υποχρέωση στην κατασκευή των νέων κτιρίων, που θα πρέπει να παρουσιάζουν ικανοποιητική ενεργειακή συμπεριφορά. Για το λόγο αυτό, σε όλα τα επιδοτούμενα προγράμματα ανακαίνισης παλαιών κτιρίων, η τοποθέτηση ηλιακού συλλέκτη αποτελεί συμβατική πλέον υποχρέωση και επιδοτείται.

Από την κατηγορία αυτή εξαιρούνται τα κτίρια σε παραδοσιακούς οικισμούς και κοντά σε αρχαιολογικούς χώρους, αποκλειστικά για λόγους αισθητικής. Βεβαίως, αυτό καθιστά τα κτίρια αυτά ιδιαίτερα ενεργειοβόρα και ως προς την παραγωγή θερμού νερού χρήσης.

Αξίζει να τονιστεί ότι το ετήσιο κόστος από κατανάλωση θερμού νερού ανά άτομο ορίζεται στα 40 – 70 ευρώ για κοινούς ηλεκτρικούς θερμοσίφωνες, στα 50 ευρώ περίπου για  λέβητες, στα 30 – 40 ευρώ για αντλία θερμότητας και στα 12-15 ευρώ περίπου για ηλιακά συστήματα.

Τα ηλιακά συστήματα έχουν ανοίξει το δρόμο και για πολύ μεγαλύτερη αξιοποίηση μέσω της σύνδεσής τους με εγκαταστάσεις θέρμανσης, εφόσον πλέον χρησιμοποιούνται για την κάλυψη και αναγκών θέρμανσης. Αυτό βεβαίως απαιτεί μεγαλύτερες εγκαταστάσεις από τις αντίστοιχες για την κάλυψη σε θερμό νερό χρήσης, αλλά επιτυγχάνεται πολύ σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας για τη θέρμανση των κτιρίων.

Ένα πρόβλημα που δημιουργείται από τις εγκαταστάσεις αυτές είναι ότι απαιτείται σχολαστική και επιμελής διαχείρισή τους ιδιαίτερα κατά τη θερινή περίοδο, διότι κατά το θέρος η ποσότητα θερμού νερού που παράγεται είναι ιδιαίτερα μεγάλη, ενώ η κατανάλωση θερμού νερού χρήσης παραμένει η ίδια. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την ανάγκη για κάλυψη των συστημάτων αυτών με σκίαση ή για άδειασμά τους.

Μια πολύ απλή και ιδιαίτερα λειτουργική λύση, που μέχρι σήμερα δεν έχει εφαρμοστεί, είναι ο εγκιβωτισμός του δικτύου του ρευστού εντός της στέγης, και η χρήση ως ηλιακού συλλέκτη της ίδιας της επιφάνειας της στέγης. Τέτοιου τύπου κατασκευές καλύπτονται από την τεχνολογία των ενδοδαπέδιων συστημάτων θέρμανσης.

Η ηλιακή ενέργεια που προσπίπτει πάνω στην οριζόντια ή κεκλιμένη στέγη ενός κτιρίου σε όλη τη διάρκεια του έτους είναι πολύ σημαντική. Από τους πίνακες της Τεχνικής Οδηγίας του Τεχνικού Επιμελητηρίου Ελλάδας (ΤΟΤΕΕ) για την περιοχή των Αθηνών διαπιστώνεται ότι η ακτινοβολία που προσπίπτει σε οριζόντια επιφάνεια είναι λίγο μικρότερη από αυτή που προσπίπτει σε κεκλιμένη η οποία χρησιμοποιείται για τη βελτιστοποίηση των αποδόσεων των ηλιακών συλλεκτών (βλ. πίνακα 1).

Η συνολική ακτινοβολία που προσπίπτει σε οριζόντιο επίπεδο στην Αθήνα είναι 1.636,5 kWh/m2/mo στο οριζόντιο επίπεδο, έναντι 1.723 kWh/m2/mo στο βέλτιστο κεκλιμένο. Ειδικότερα, για την περίοδο του χειμώνα είναι 495,1 kWh/m2/mo στο οριζόντιο επίπεδο και 682 kWh/m2/mo στο μέγιστο κεκλιμένο, ενώ για την περίοδο του θέρους είναι 1.141,4 kWh/m2/mo στο οριζόντιο επίπεδο έναντι 1.123 kWh/m2/mo στο βέλτιστο κεκλιμένο.

Επίσης, αξίζει να επισημανθεί ότι με την εγκατάσταση που προτείνεται, υπερβαίνονται οι επιφυλάξεις που αφορούν την αισθητική των κτιρίων, και βεβαίως το πρόβλημα των κτιρίων σε παραδοσιακούς οικισμούς (λ.χ. στα νησιά Κυκλάδων) καθώς και των κτιρίων που βρίσκονται πλησίον αρχαιολογικών χώρων.

Η αναμενόμενη απόδοση του συστήματος ανά μονάδα επιφανείας υπολογίζεται ότι μπορεί να πλησιάσει και ίσως να υπερβεί τα 100W/m2, κάτι που δημιουργεί ιδιαίτερα θερμικά αποτελέσματα. Στο σημείο αυτό τονίζεται ότι η εκμετάλλευση της επιφάνειας της ταράτσας μπορεί να είναι συνολική, κάτι που δεν μπορεί να επιτευχθεί με τα υφιστάμενα συστήματα ηλιακών συλλεκτών όπου η κάλυψη είναι μικρότερη του 35%. Σημειώνεται ότι κατά τη λειτουργία του συστήματος την περίοδο του θέρους μειώνονται σημαντικά τα φορτία θερινού κλιματισμού του τελευταίου ορόφου, μέσω της απορρόφησης της εισερχόμενης από την ταράτσα θερμότητας.

Πέραν της θερμικής απόδοσης ενός τέτοιου συστήματος, μπορεί αυτό να χρησιμοποιηθεί και για επιπλέον υποστήριξη των φορτίων θερινού κλιματισμού των κτιρίων, εφόσον η επιφάνεια της ταράτσας κατά τη νυχτερινή περίοδο ακτινοβολεί θερμότητα προς τον έναστρο ουρανό, υποβιβάζοντας σημαντικά τη θερμοκρασιακή της τιμή. Μέσω, λοιπόν, του συστήματος αυτού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για προκλιματισμό των χώρων του κτιρίου (free cooling), με αποτέλεσμα τη σημαντική μείωση των φορτίων του θερινού κλιματισμού των κτιρίων.

Μια τεχνική μορφή κατασκευής του ενσωματωμένου στο κέλυφος του κτιρίου ηλιακού συλλέκτη παρουσιάζεται στον πίνακα 2.

 

*Ο κ. Μιχαήλ Γρ. Βραχόπουλος είναι καθηγητής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ) και διευθυντής του Εργαστηρίου Ενεργειακών & Περιβαλλοντικών Ερευνών του ΕΚΠΑ.

 

Πίνακας 1

kWh/m2/mo ΙΑΝ ΦΕΒ ΜΑΡ ΑΠΡ ΜΑΗ ΙΟΥΝ ΙΟΥΛ ΑΥΓ ΣΕΠ ΟΚΤ ΝΟΕ ΔΕΚ
Αθήνα (Ελληνικό) 63 79 117,7 154,3 195,4 214 222,4 202,7 152,6 109 70,7 55,7
Κλίση 7-14ο 70 84 118 151 190 201 217 206 158 117 84 67
Κλίση 23-33ο 86 97 126 151 181 188 204 202 166 133 104 85
Κλίση 32-52ο 98 103 124 137 154 156 171 178 159 140 118 99

 

Πίνακας 2

Από πάνω προς τα κάτω
Στρώματα Είδος Πάχος (m) Θερμική αγωγιμότητα (W/(mK)) Παράγοντας συναγωγής (W/(m2K))  
1 Τελείωμα ταράτσας (πλακάκι ή άλλο υλικό) 0,01 1,8    
2 Συγκολλητικό υλικό (κονίαμα) 0,002 1,2    
3 Θερμομπετόν 0,03 1,3    
4 Σύστημα σωληνώσεων (αντίστοιχο του ενδοδαπεδίου συστήματος, εγκιβωτισμένο εντός του θερμομπετόν)        
5 Υγρομονωτική μεμβράνη 0,002 0,8    
6 Μόνωση 0,08 0,035    
7 Σκυρόδεμα 0,2~0,3 1,67    
8 Εσωτερικό επίχρισμα 0,02 1,2    
  Εξωτερική συναγωγή     23,2  
  Εσωτερική συναγωγή     7  
  Συνολικό πάχος 0,392      
Παράγοντας θερμοπερατότητας (W/(m2K)) 0,37  

 

 

 

 

 

 

 

Ελέγξτε επίσης

Γιάννης Ριζόπουλος: “Η Interplast χαρακτηρίζεται από καινοτόμα προϊόντα και σεβασμό στο περιβάλλον”

(Για τις ανάγκες της συνέντευξης μεταφερθήκαμε στη Θεσσαλονίκη, στα νέα γραφεία της εταιρείας στη Θέρμη, …

Τα Περιοδικά μας