Ηλιακό αερόθερμο - Θέρμανση χωρίς ρεύμα!

Ηλιοθερμική εφαρμογή θέρμανσης χώρου - Solar Heater

Με την κατασκευή που θα δείξω εδώ, μπορούμε να θερμάνουμε ένα χώρο το χειμώνα (τις ημέρες που μπορεί να κάνει κρύο αλλά έχει ηλιοφάνεια, έστω και μερική). Τα φωτοβολταϊκά δεν είναι κατάλληλα για τη θέρμανση ενός χώρου, γιατί η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική και στη συνέχεια ξανά μετατροπή από ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική σημαίνει τεράστιες απώλειες, καθιστώντας τη λύση των φωτοβολταϊκών μη αποδοτική. Εδώ αντίθετα, θα μετατρέψουμε την ηλιακή ενέργεια κατ' ευθείαν σε θερμική, ζεσταίνοντας τον αέρα.

Το ηλιακό αερόθερμο (solar heater) είναι πάρα πολύ εύκολο στην κατασκευή και πολύ φθηνό! Εμένα μου κόστισε περίπου 30 Ευρώ σε υλικά και 2 ώρες από το χρόνο μου! Το συγκεκριμένο που θα δούμε εδώ είναι πολύ μικρό και λόγω αυτής της μικρής του επιφάνειας είναι κατάλληλο μόνο για ένα μικρό χώρο όπως μια μικρή αποθήκη ένα μικρό τροχόσπιτο κ.λπ. (αν τοποθετήσουμε δύο τέτοιους συλλέκτες). Κατασκευάζοντάς το όμως σε μεγαλύτερες διαστάσεις (ή/και τοποθετώντας περισσότερα) μπορεί να θερμάνει και ανάλογα μεγαλύτερους χώρους. 

Για παράδειγμα, αυτός εδώ ο συλλέκτης έχει 50cm πλάτος και 100cm ύψος, δηλαδή έχει επιφάνεια 0,5 τ.μ.
Ένα δωμάτιο π.χ. 10 τ.μ. χρειάζεται το 1/5 της επιφάνειάς του σε συλλέκτη, δηλαδή 2 τ.μ. συλλεκτών ηλιακής ενέργειας σαν το αερόθερμο αυτό.
Άρα για ένα χώρο 10 τ.μ. θα φτιάχναμε ένα ηλιακό αερόθερμο (συλλέκτη) με επιφάνεια τέσσερις φορές μεγαλύτερη από τα 0,5 τ.μ., δηλαδή ένα συλλέκτη με διαστάσεις 2 μέτρα ύψος, επί 1 μέτρο πλάτος (2 τ.μ.).
Για ένα χώρο 20 τ.μ. θα φτιάχναμε 2 συλλέκτες με 2 μέτρα ύψος επί 1 μέτρο πλάτος ο κάθε ένας. 

Η κατασκευή

Όπως φαίνεται και στην πιο πάνω εικόνα, κατασκευάζουμε (ή παραγγέλνουμε έτοιμο από ένα ξυλουργό) ένα πλαίσιο στις διαστάσεις που θέλουμε ανάλογα με τα τετραγωνικά μέτρα που θέλουμε να θερμάνουμε (βλέπε παραπάνω). Στη μπροστινή πλευρά τοποθετούμε ένα τζάμι (το κολλάμε περιμετρικά με διάφανη σιλικόνη).

Η απόσταση από την ξύλινη πλάτη μέχρι το τζάμι μπροστά, πρέπει να είναι περίπου 7 cm για κάθε 1 μέτρο ύψους του συλλέκτη. Εκεί μέσα θα θερμαίνεται ο αέρας από τον ήλιο.
Η αναλογία του ύψους προς το πλάτος του συλλέκτη θα πρέπει να είναι περίπου 2:1. 

Στην πλάτη πρέπει να υπάρχουν δύο ανοίγματα, ένα κάτω κι ένα επάνω. Από κάτω θα μπαίνει ο αέρας κρύος και θα βγαίνει από το επάνω άνοιγμα ζεστός (ο ζεστός αέρας είναι ελαφρύτερος από τον κρύο, άρα θα ανεβαίνει και θα βρίσκει έξοδο από το επάνω άνοιγμα).

Στη φωτογραφία δίπλα φαίνονται τα ανοίγματα αυτά. Εγώ τα έκανα στην αρχή κυκλικά για να πειραματιστώ αλλά προτιμότερο είναι να είναι παραλληλόγραμμα όπως στο παρακάτω σχήμα: 

Το ύψος των σχισμών εισόδου και εξόδου αέρα να είναι περίπου 6 cm για κάθε μέτρο ύψους του συλλέκτη. Αν για παράδειγμα το ύψος του συλλέκτη είναι 2 μέτρα, τότε η κάθε σχισμή θα πρέπει να έχει ύψος περίπου 12 εκατοστά και πλάτος σχεδόν όσο το πλάτος του συλλέκτη. 

Όπως είπαμε, ο ζεστός αέρας θα βγαίνει με πίεση από μόνος του, χωρίς τη χρήση βεντιλατέρ, από την επάνω έξοδο όπως φαίνεται και στην αναπαράσταση με χαρτοπετσέτες που έφτιαξα στην επόμενη εικόνα.
Ο συλλέκτης τοποθετείται έξω από το τοίχωμα του χώρου που θέλουμε να θερμαίνει. Ανοίγουμε μια τρύπα στο τοίχωμα η οποία θα επικοινωνεί με το κάτω άνοιγμα του συλλέκτη και μονώνουμε τα κενά ώστε να μην υπάρχουν διαρροές.
Ή ενώνουμε με μια σωλήνα δημιουργώντας έτσι έναν αγωγό αέρα. Από εδώ θα μπαίνει ο κρύος αέρας του χώρου.
Το ίδιο κάνουμε και για το επάνω άνοιγμα του συλλέκτη και του τοιχώματος του χώρου μας. Από εκεί θα επιστρέφει ο θερμός πλέον αέρας ξανά στον εσωτερικό χώρο, θερμαίνοντάς τον.

Για να μην γίνεται η αντίστροφη διαδικασία το βράδυ και κρυώνει ο χώρος, κρεμάμε ένα λεπτό πλαστικό φύλλο στην πάνω έξοδο. Επειδή αυτό είναι ελαφρύ, η πίεση του ζεστού αέρα στην έξοδο το σπρώχνει κι έτσι δεν διακόπτεται η πορεία του αέρα. Το βράδυ που δεν υπάρχει κίνηση αέρα, η πλαστική ζελατίνα υποχωρεί και κλείνει την έξοδο. 

Υπολόγισα (με αρκετά πολύπλοκους υπολογισμούς που δεν είναι του παρόντος), ότι με αυτή την κατασκευή πετυχαίνουμε σχεδόν 1.000 BTU ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας συλλέκτη. Δηλαδή με ένα συλλέκτη επιφάνειας 2 τ.μ. κερδίζουμε κάθε μέρα (από τις 10:00 ως τις 16:00) πάνω από 10.000 BTU σε δωρεάν θέρμανση! Με 4 τ.μ. κερδίζουμε πάνω από 20.000 BTU. Καθόλου άσχημα... Και μάλιστα το όφελος είναι ακόμη μεγαλύτερο, αν συνυπολογίσουμε ότι όταν φύγει ο ήλιος και ανάψουμε καλοριφέρ, σόμπα ή ηλεκτρική θερμάστρα, αυτά θα πρέπει απλώς να διατηρήσουν ζεστό έναν ήδη ζεστό χώρο και όχι να τον θερμάνουν από τους 13 βαθμούς στους 19 (αυτό συνεπάγεται σημαντική οικονομία καυσίμου ή ηλεκτρικού ρεύματος).
Το ηλιακό αερόθερμο μπορεί να φτάσει ένα χώρο από τους 13-14 βαθμούς Κελσίου σε θερμοκρασία 19-20 βαθμών Κελσίου μέσα σε δύο ώρες. 

Οι πρώτες δοκιμές

Η πρώτη δοκιμή έγινε τον Ιανουάριο, σε μια μέρα όχι ακριβώς ηλιόλουστη αλλά με αρκετό ήλιο. Η εξωτερική θερμοκρασία ήταν λίγο πάνω από τους 15 βαθμούς Κελσίου (το ψηφιακό θερμόμετρο πίσω από το συλλέκτη δείχνει 18,4 γιατί εκεί ο αέρας επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του ίδιου του συλλέκτη). 

Άφησα το συλλέκτη για 30 λεπτά στον ήλιο. Με ένα ψηφιακό θερμόμετρο (κι αυτό ιδιοκατασκευή), μέτρησα τη θερμοκρασία στην είσοδο κρύου αέρα κι αυτή ήταν 18,4.

Αμέσως μετά μέτρησα τη θερμοκρασία στην έξοδο θερμού αέρα και ήταν 50,4 βαθμοί Κελσίου! Το ηλιακό αερόθερμο ανέβασε τη θερμοκρασία του αέρα μέσα του, κατά 32 ολόκληρους βαθμούς μέσα σε ελάχιστα δευτερόλεπτα! 

Άρα λειτουργεί και μάλιστα πολύ αποδοτικά. Η απόδοσή του βέβαια ανέβηκε λίγο, αφού κρέμασα και τέντωσα μια μαύρη μεταλλική σήτα (σαν αυτή που βάζουμε στα παράθυρα για τα έντομα), μέσα στο πλαίσιο και στο μισό της απόστασης από την πλάτη ως το τζάμι. Επειδή είναι μαύρη και μεταλλική, θερμαίνεται πολύ και γρήγορα μεταδίδει τη θερμότητά της στον αέρα που περνά πάνω και δίπλα της, καθώς αυτός ανεβαίνει μέχρι να βρει την επάνω έξοδο του πλαισίου. 

Εφαρμογές

Οι εφαρμογές είναι πολλές: Σε μικρή κλίμακα μπορεί να θερμάνει ένα μικρό χώρο όπως ένα τροχόσπιτο, ένα μικρό εργαστήριο ή γκαράζ κ.λπ.
Σε μεγάλη κλίμακα, μπορούμε να φανταστούμε ολόκληρη τη νότια πλευρά ενός σπιτιού "ντυμένη" με τέτοιους συλλέκτες που θα δίνουν 100.000 BTU κάθε μέρα στον εσωτερικό χώρο, θερμαίνοντας την ημέρα και εξοικονομώντας καύσιμα το απόγευμα (αφού όταν μπει σε λειτουργία το καλοριφέρ, ο χώρος θα είναι ήδη σε θερμοκρασία δωματίου).
Επειδή το κόστος κατασκευής είναι χαμηλό, η απόσβεση γίνεται πολύ γρήγορα. Από πλευράς αισθητικής, αν γίνει σωστή δουλειά, το αποτέλεσμα είναι όμορφο. Αυτό που φαίνεται είναι μια μαύρη γυάλινη επιφάνεια, εκεί που αλλιώς θα φαινόταν ο τοίχος που είναι πίσω από τους γυάλινους συλλέκτες.
Υπάρχουν και τρόποι αποθήκευσης της θερμότητας που παρέχει ο ηλιακός συλλέκτης. Προσθέτουν όμως σε πολυπλοκότητα και δεν θα επεκταθώ εδώ. Ενδεικτικά μόνο: Ο θερμός αέρας του αερόθερμου μπορεί να κατευθυνθεί πάνω σε μια στήλη με μεγάλη διάμετρο που περιέχει νερό. Το νερό θα ζεσταθεί πολύ, αλλά θα απελευθερώνει σιγά-σιγά αυτή τη θερμότητα ως αργά το βράδυ, μετά τη δύση του ηλίου.

ΠΗΓΗ

ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟ ΕΝΑΤΟ ΚΥΜΑ