Aurinkolämpökeräin

Auringon liikeradat ja ympäristöolosuhteet asettavat uusia vaatimuksia aurinkolämpökeräimille kaukana päiväntasaajasta sijaitsevilla alueilla

Tyhjöputkiabsorbaattorien ansiosta ympäristön eli ulkoilman lämpötilalla tai tuulella ei enää ole suurta vaikutusta lämpöenergian tuottoon. Suurempi merkitys on auringonpaistetuntien määrällä sekä auringonsäteiden tulokulmalla keräimelle eli korkeus- ja suuntakulmalla.

Lähellä päiväntasaajaa, Kauriin ja Kravun kääntöpiirien välillä, aurinko nousee ja laskee nopeasti. Sekä auringon suunta- että korkeuskulma on noin 180 astetta. Suomessa auringon korkeuskulma on suurimmillaan Etelä-Suomessa noin 53 astetta ja suuntakulman muutos on noin 330 astetta. Napapiirin pohjoispuolella auringon suuntakulman muutos on kesällä 360 ja talvella 0 astetta.

Edellä kuvatuista auringon liikeradoista johtuen aurinkolämpöjärjestelmien ongelmana on pohjoisen olosuhteissa tähän asti ollut kesäisen liikalämmön hävittäminen johonkin. Se voi olla vaikeaa ja kallista. Yleensä se on johtanut ylisuureen varaajatilavuuteen, mikä lisää kustannuksia, tai liian pieneen keräinpinta-alaan. Kummassakin tapauksessa aurinkolämmön osuus jää pieneksi, eikä varastoitu lämmönsiirtoneste ole riittävän kuumaa lämpimän käyttöveden tuottamiseksi syksyisin, talvisin ja keväisin. Yhdessä OptiSun-kuumavesivaraajan kanssa OptiSun-aurinkolämpökeräin ratkaisi nämä entisen teknologian ongelmat.

OptiSun-aurinkolämpökeräimen kehitystyö

Markkinoilla ei ole ollut Suomen oloihin optimoituja aurinkolämpökeräimiä, joten OptiSun-keräimen kehittämiseksi käynnistettiin tuotekehityshanke yhdessä Tampereen teknillisen yliopiston kanssa vuonna 2012. Kymi-Solar Oy:n kehittämän OptiSun-aurinkolämpökeräimen rakenne ja toimintatapa on optimoitu ko. hankkeessa syntyneen laskentaohjelmiston avulla.

Ohjelmistolla toteutettujen simulointien perusteella päädyttiin rakenteeseen, jossa tyhjöputket ovat vaakatasossa ja niiden takana olevat CPC-heijastimet (Compound Parabolic Consentrator) kallistettuna 27 asteen kulmaan pystysuoraan verrattuna. Tällöin heijastimet keskittävät kaiken Suomen olosuhteissa esiintyvän auringonsäteilyn, myös lumipeitteestä heijastuvan hajasäteilyn, polttopisteessä oleville tyhjöputkiabsorbaattoreille.

Lisäksi päädyttiin horisontaalisesti aurinkoa seuraavaan rakenteeseen, eikä suinkaan sen moninkertaisen lämmöntuoton vaan nimenomaan sen varjoonjättäytymiskyvyn takia. Tämä on tärkeä ominaisuus alueilla, joilla auringon suuntakulman vaihtelu on suuri eli kesäisin saadaan huomattavasti enemmän auringonsäteilyä talveen verrattuna.

OptiSun-aurinkolämpökeräimen mitoitus

OptiSun-aurinkolämpökeräimiä tarvitaan yleensä yksi jokaista korkean kerrostalon rappua kohti. Pienempiin kerrostaloihin saattaa riittää yksi keräin. Keräimen maksimimitat ovat noin 5 m x 8 m (korkeus x leveys). Keräimien koko ja määrä mitoitetaan kiinteistön lämmöntarpeen mukaan.

OptiSun-aurinkolämpökeräimen pääosat, asennus ja kytkentä

Keräimen pääosat ovat vaakatasoon asennetut tyhjöputkiabsorbaattorit CPC-heijastimineen sekä askelmoottorikäytön pyörittämä teräsarina, johon absorbaattorit on kiinnitetty. Arina absorbaattoreineen sekä siihen kiinnitetty pylväs muodostavat kokonaisuuden, joka nostetaan katolle yhtenä kappaleena.

Parhaiten keräin asennetaan harjakattoiseen taloon, jolloin arinaan kiinnitetyn pylvään jalusta, kierukkavaihde ja askelmoottori ohjausyksikköineen ovat vesikaton alapuolella ullakkotiloissa. Siellä ne ovat helposti saavutettavissa ja suojassa säältä. Lisäksi aurinkokeräimen jalusta voidaan helposti tukea vesikaton sijasta paikallaan valettuun tai ontelolaatoista rakennettuun teräsbetoniseen välipohjaan.

OptiSun-aurinkolämpökeräin kytketään OptiSun-kuumavesivaraajaan.

OptiSun-aurinkolämpökeräimen rakenteellinen ja toiminnallinen turvallisuus

OptiSun-aurinkolämpökeräimen rakenne on suunniteltu EU:n konedirektiivin mukaisesti turvalliseksi ja mm. kestämään kaikki asennuspaikalla esiintyvät tuulet. Niinpä OptiSun-aurinkolämpökeräimen tuotantoversiot on varustettu CE-merkillä. Asennus suunnitellaan saman periaatteen ja kunkin kohteen rakenteen mukaisesti.

OptiSun-aurinkolämpökeräimen toiminta

Keräimen ja koko OptiSun-järjestelmän toimintaa ohjataan askelmoottorin etäoperoitavan ohjausyksikön avulla.

OptiSun-aurinkolämpökeräin seuraa auringon horisontaalista liikettä kellonajan tahdistamana. Jos kuumavesivaraajaan uhkaa tulla liikaa lämpöä, keräin pysähtyy ja jättäytyy tarvittaessa varjoon. Tämän ominaisuuden ansiosta OptiSun-aurinkolämpökeräin voi kulutuksesta riippumatta säätää kuumavesivaraajan lämpötilaa. Tällöin varaajan koko voidaan mitoittaa optimaaliseksi lämmöntarpeen mukaan, ilman pelkoa ylikuumenemisesta. Tämä säästää tilaa ja kustannuksia.

OptiSun-aurinkokeräimellä voidaan kerätä yli kaksi kertaa enemmän aurinkolämpöä verrattuna paikallaan pysyvillä keräimillä varustettuun aurinkoenergiajärjestelmään.

Taloyhtiö voi vuokrata OptiSun-aurinkolämpökeräimen taustapuolen mainostilaksi

OptiSun-aurinkolämpökeräimen absorbaattoriosat on kallistettu 27 asteen kulmaan pystysuoraan verrattuna. Lumen kertymisen estämiseksi ne ovat toisiinsa nähden kuitenkin päällekkäin, joten jopa noin 5 m x 8 m kokoisen keräimen taustapuoli on pystysuorassa.

Pimeän aikaan, jolloin aurinkoenergiaa ei ole saatavissa, voidaan valomainoksella tai led-näytöllä varustettu keräimen taustapuoli ohjata kääntymään haluttuun suuntaan ja käyttää sitä vuokrattuna mainostilana. Lue lisää.