Ηλιακά ψυκτικά συστήματα

Οι απαιτήσεις κλιματισμού στον τριτογενή τομέα αυξάνονται συνεχώς, ιδιαίτερα λόγω των μεγαλύτερων απαιτήσεων θερμικής άνεσης και των υψηλότερων θερμοκρασιών που έχουν εμφανιστεί κατά τη διάρκεια της τελευταίας δεκαετίας. Παράλληλα, εφαρμογές παθητικών και ημι-ενεργητικών συστημάτων, που χρησιμοποιούνται για αιώνες για τη διατήρηση άνετων συνθηκών σε εσωτερικούς χώρους, φαίνεται να μην αξιοποιούνται σε πολλά νέα κτίρια. Αυτή η όλο και περισσότερο εκτενής χρήση των ηλεκτροκίνητων συστημάτων ψύξης με συμπίεση είναι υπεύθυνη για την αυξανόμενη ζήτηση αιχμής της ηλεκτρικής ενέργειας το καλοκαίρι, η οποία φτάνει σε διάφορες περιπτώσεις στο ανώτατο όριο του δικτύου. Η εκπομπή αερίων ρύπων υπεύθυνων για το φαινόμενο του θερμοκηπίου αυξάνεται, είτε από την ενεργειακή παραγωγή, είτε από τυχόν διαρροές των ψυκτικών ρευστών, γεγονός που ενισχύει το φαύλο κύκλο των κλιματικών αλλαγών. (W. Sparber et al. 2007, Ioan Sarbu 2013)

Την ίδια στιγμή, η ηλιακή ακτινοβολία είναι συνεχώς διαθέσιμη. Ο ηλιακός κλιματισμός εξακολουθεί να βρίσκεται στο στάδιο ανάπτυξης μολονότι τα τελευταία χρόνια έχει πραγματοποιηθεί σημαντική πρόοδος. Οι ηλιακές τεχνολογίες ψύξης έχουν αποδείξει, κάποιες για διάρκεια μεγαλύτερη των δέκα ετών, την αποδοτικότητα και αξιοπιστία τους. Αυτές οι τεχνολογίες χρησιμοποιούν αβλαβή ρευστά (κυρίως νερό) και πολύ λιγότερη πρωτογενή ενέργεια σε σχέση με τα κλασσικά συστήματα. (W. Sparber et al. 2007, Ioan Sarbu 2013)

Κατά καιρούς, έχουν χρησιμοποιηθεί διάφορες μέθοδοι για την αποφυγή της υπερθέρμανσης και τη μείωση των εσωτερικών θερμοκρασιών κτιρίων κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Στην περιοχή της Μεσογείου για παράδειγμα, τα κτίρια είναι βαμμένα με ανοιχτά χρώματα, προκειμένου να αντανακλούν μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας, ειδικά κατά τη θερινή περίοδο. Οι εναλλακτικές μέθοδοι δροσισμού είναι βασισμένες σε διάφορες τεχνικές παθητικής ψύξης και ψύξης χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης (προστασία με μέτρα στο σχεδιασμό του κτιρίου, χρήση ειδικού εξοπλισμού για τη μείωση των θερμικών κερδών ή για την απόρριψη θερμότητας στο περιβάλλον). Όλες αυτές οι τεχνικές στοχεύουν στη μείωση των ψυκτικών φορτίων και της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας για κλιματισμό. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια αυξάνεται λόγω της εκτενούς χρήσης του κλιματισμού χώρων (Heating Ventilation & Air Conditioning, νHVAC), αυξάνοντας το ηλεκτρικό φορτίο αιχμής με αποτέλεσμα να προκαλούνται σημαντικά προβλήματα στην ηλεκτροδότηση. Η “ενεργειακή έλλειψη” είναι πιο έντονη κατά τη διάρκεια των “ξηρών” ετών λόγω της ανεπάρκειας των υδροηλεκτρικών σταθμών, ώστε να καλυφθεί ποσοστό του φορτίου αιχμής. Η χρήση της ηλιακής ενέργειας για τη λειτουργία συστημάτων κλιματισμού χώρων είναι ελκυστική, δεδομένου ότι το ψυκτικό φορτίο συμπίπτει γενικά με τη διαθεσιμότητα της ηλιακής ενέργειας και επομένως οι απαιτήσεις σε ψύξη ενός κτιρίου συμπίπτει με την υψηλή ηλιακή ακτινοβολία. Τα συστήματα ηλιακής ψύξης έχουν το πλεονέκτημα ότι χρησιμοποιούν απολύτως αβλαβή ρευστά όπως το νερό, ή διαλύματα αλάτων για την λειτουργία τους. Είναι ενεργειακά αποδοτικά και περιβαλλοντικά φιλικά. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ως αυτόνομα συστήματα, είτε σε συνδυασμό με συμβατικό κλιματισμό, για να βελτιώσουν την ποιότητα της ατμόσφαιρας του εσωτερικού όλων των τύπων κτιρίων. Ο κύριος στόχος είναι να χρησιμοποιηθούν τεχνολογίες “μηδενικών εκπομπών” με σκοπό τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας και των εκπομπών CO 2 .(Solair 2009, W. Sparber et al. 2007)

Τα περισσότερα συστήματα ψύξης χρησιμοποιούν για την πραγματοποίηση της συμπίεσης τον πολύ γνωστό μας πλέον Μηχανικό συμπιεστή, τον οποίο είδαμε και παραπάνω, ο οποίος ανεβάζοντας την πίεση του εργαζόμενου μέσου προκαλεί την κίνηση του. Το ρευστό στη συνέχεια θα εκτονωθεί στην στραγγαλιστική βαλβίδα όπου θα ξαναρίξει την πίεση του και αφού απορροφήσει θερμότητα από τον ψυκτικό θάλαμο θα επανέλθει στην είσοδο του μηχανικού συμπιεστή ώστε να ξαναρχίσει ο κύκλος. Με σκοπό όμως την απομάκρυνση του μηχανικού συμπιεστή, που θα μας έδινε σημαντικά οικονομικά οφέλη, μπορεί να αντικατασταθεί με μια από τις ακόλουθες τεχνικές ψύξης

Οι βασικές αρχές της ηλιακής ψύξης κατοχυρώθηκαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στην Γαλλία από τον Ferdinand Carré (1859) και η πρώτη μηχανή διατέθηκε στο εμπόριο από τον Edmond Carré το 1886. Ωστόσο, οι σύγχρονες εμπορικές εφαρμογές του ηλιακού κλιματισμού είναι σχετικά πρόσφατες. Οι βασικές τεχνολογίες περιλαμβάνουν τα παρακάτω συστήματα: (Solair 2009, Τσούτσος Θ. 2004)

Α) Ψύξη με Απορρόφηση (Absorption)

B) Ψύξη με Προσρόφηση (Adsorption)

Γ) Ψύξη με Συστήματα Αποξηραντικού μέσου (Desiccant Systems)

Από τον abareta

Μπαρέτας Ντουντούς Αντώνιος Εργοδηγός Τεχνικός Μηχανικός Εφαρμογών