Ηλιοθερμικά συστήματα

Μια από τις πιο ενδιαφέρουσες εναλλακτικές λύσεις εξοικονόμησης ενέργειας, είναι τα ηλιοθερμικά συστήματα. Με τα συστήματα αυτά πέρα από τις ανάγκες για παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (ΖΝΧ), μπορούμε να καλύψουμε και ένα μεγάλο μέρος των ενεργειακών αναγκών για την θέρμανση του κτηρίου.

Είναι πολύ σημαντικό όμως να συνειδητοποιήσουμε ότι η ηλιοθερμία σε καμιά περίπτωση δεν μπορεί να αποτελέσει αποκλειστικό σύστημα θέρμανσης ενός κτηρίου, παρά μόνο να λειτουργήσει ως υποβοήθηση σε ένα σύστημα θέρμανσης, όπως λέβητας ή αντλία θερμότητας και με συμμέτοχή που δεν μπορεί να ξεπεράσει το 35% σε ετήσια βάση. 
Τα ηλιοθερμικά συστήματα αποτελούν ολοκληρωμένες λύσεις και αποτελούνται από:

• ηλιακούς συλλέκτες υψηλής απόδοσης (συνήθως τύπου μαιάνδρου ή συλλέκτες κενού),
• τα δοχεία αποθήκευσης ενέργειας, τα οποία διαθέτουν ισχυρές μονώσεις και συνήθως σύστημα διαστρωμάτωσης του θερμού νερού καθ’ ύψος του δοχείου, βάσει της θερμοκρασίας του. Έτσι, στο επάνω τμήμα αποθηκεύεται το υψηλής θερμοκρασίας νερό, για την κάλυψη των απαιτήσεων σε ΖΝΧ, στο μεσαίο τμήμα αποθηκεύεται νερό μέσης θερμοκρασίας για κάλυψη των απαιτήσεων θέρμανσης, και στο χαμηλότερο τμήμα διατηρείται κρύο νερό. Την κύρια πηγή παραγωγής ενέργειας, που συνήθως είναι λέβητες πετρελαίου ή αερίου, τεχνολογίας συμπύκνωσης, αντλία θερμότητας και λέβητας βιομάζας και συναντάται είτε ενσωματωμένη είτε εγκατεστημένη δίπλα στο δοχείο, και
• τον ηλιακό σταθμό μεταφοράς της ηλιακής ενέργειας, το σταθμό παραγωγής φρέσκου ζεστού νερού χρήσης, με την χρήση πλακοειδών εναλλακτών και ηλεκτρονικών κυκλοφορητών, τον παρελκόμενο εξοπλισμό όπως κυκλοφορητές τεχνολογίας inverter, δοχεία διαστολής βαλβίδες εξισορρόπησης κτλ., και τον κεντρικό αυτοματισμό που ελέγχει το σύστημα.

Η βασική αρχή λειτουργίας αυτών των συστημάτων είναι η ηλιακή ενέργεια να αποθηκεύεται στα ειδικά θερμοδοχεία όταν υπάρχει διαθέσιμη κατά την διάρκεια της ηλιοφάνειας και να αξιοποιείται κατάλληλα για την κάλυψη των αναγκών σε θέρμανση και ΖΝΧ, ενώ όταν δεν είναι επαρκής για πλήρη κάλυψη των φορτίων (κατά την διάρκεια της νύχτας ή μια κρύας και συννεφιασμένης μέρας) τότε να εμπλέκεται η κύρια πηγή ενέργειας για να καλύψει την υπολειπόμενη ενέργεια. Προτεραιότητα δίνεται πάντα στην κάλυψη της απαιτούμενης ενέργειας για την παραγωγή ΖΝΧ και έπειτα η περίσσεια ενέργεια αποδίδεται για την θέρμανση του χώρου. 
Μία πολύ βασική παράμετρος είναι η διατήρηση όσο το δυνατόν μεγαλύτερης διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του ανώτερου και κατώτερου τμήματος στο θερμοδοχείο με σκοπό την αύξηση της απόδοσης του ηλιακού πεδίου και μεγιστοποίηση της αποθηκευμένης ηλιακής ενέργειας. Επίσης, στα ηλιοθερμικά είναι πολύ βασικός ο συνδυασμός με συστήματα χαμηλών θερμοκρασιών (θέρμανση δαπέδου και επιφανειών, fan coils) και η προοδευτική λειτουργία θέρμανσης με χρήση ελεγκτή αντιστάθμισης θέρμανσης βάσει εξωτερικής θερμοκρασίας. Έτσι γίνεται δυνατή, η εκμετάλλευση ακόμη και της ελάχιστης προσδιδόμενης ηλιακής ενέργειας από το σύστημα θέρμανσης, ενώ σε περιόδους μερικών φορτίων, όπως είναι το φθινόπωρο και η άνοιξη, μειώνεται σε σημαντικό βαθμό ο αριθμός εκκινήσεων της κύριας πηγής ενέργειας, επιτυγχάνοντας πολύ υψηλά επίπεδα εξοικονόμησης καυσίμου που μπορεί να αγγίξει ακόμα και το 50% σε ετήσια βάση σε σχέση με ένα συμβατικό σύστημα. 
Τα ηλιοθερμικά συστήματα σε συνδυασμό με λέβητες αερίου ή πετρελαίου τεχνολογίας συμπύκνωσης ή αντλίες θερμότητας και αυτοματισμούς ελέγχου του εσωτερικού συστήματος διανομής της θέρμανσης ενός κτιρίου, μπορούνε να καταταχθούνε στην ανώτερη ενεργειακή κλίμακα Α+++.