Aurinkokeräin

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Aurinkoenergia
Photovoltaikanlage.jpg
Aurinkokennostoa
Fysikaalisia perusteita

Aurinko · Auringon säteily · Absorptio · Valosähköinen ilmiö

Aurinkolämmitys

Aurinkokeräin · Aurinkokeitin

Aurinkosähkö

Aurinkokenno · Aurinkolämpövoima · Ilmavirtavoimala

Aurinkokeräin on laite, joka muuntaa auringon säteilyä teknisesti käyttökelpoiseksi lämmöksi.[1]

Tyypillisissä omakotitalo-asennuksissa aurinkokeräin osa muuta lämmitysjärjestelmää, jossa sen tehtävänä on sitoa absorboimalla auringon säteilyn energiaa johonkin keräimessä kiertävään väliaineeseen. Tällä väliaineella sitten tyypillisesti lämmitetään lämminvesivaraajaa eli lämpöä varastoidaan. Varaajasta lämpöä otetaan sitten käyttöön tarpeen mukaan tilojen lämmitykseen tai vaikkapa käyttöveden lämmitykseen.

Aurinkolämmitysjärjestelmän käyttökustannukset ovat alhaiset eikä sen käyttö sinänsä aiheuta päästöjä. Ympäristövaikutukset painottuvat järjestelmän rakentamiseen ja pumppujen kuluttamaan sähköön.

Esimerkiksi Suomen lakeuksilla ja sääoloissa tarvitaan yleensä myös muita lämmönlähteitä. Tyypillisillä järjestelmillä voidaan kattaa kesäkuukausina, jolloin ei tarvita juurikaan lämmitystä, käyttöveden lämmitys. Ulkolämpötilan ollessa alhainen syksystä kevääseen ja samalla säteilyn ollessa vähäistä varsinkin sydäntalvella ei tyypillinen järjestelmä tuota kovinkaan merkittävää osa sen ajan tarvittavasta lämmöstä.

Aurinkolämmitysjärjestelmä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinkokeräimessä tasomaisen suojapinnan alla on musta absorbaattoripinta, joka lämpenee auringon säteilyn vaikutuksesta. Keräimen sisällä kiertää lämmönsiirtoneste, vesi-glykoli -seos, joka lämpiää. Lämmennyt neste johdetaan lämmönvaihtimen läpi, jolloin neste luovuttaa lämpöenergiaa vesivaraajaan. Varaajassa olevaa lämmitettyä vettä käytetään talon lämmitykseen ja lämpimän käyttöveden lämmitykseen.[2]

On olemassa myös peileillä lämpösäteilyä keskittäviä keräimiä, mutta pientalouksille näitä ei ole markkinoilla.

Suomessa yhden neliömetrin aurinkokeräimellä saadaan tuotettua 250–400 kWh energiaa vuodessa.lähde? Tyypillinen pientalon käyttövettä lämmittävä aurinkolämmitysjärjestelmä koostuu 5–10 m2 keräinalasta, lämmönvaihtimesta, ohjausyksiköstä ja 300 litran vesivaraajasta. Pientalon tiloja lämmittävässä järjestelmässä keräinala on 10–20 m2. Järjestelmän käyttöikä on noin 20–30 vuotta.[2]

Varsinaisten erillisten aurinkokeräin järjestelmien lisäksi auringon lämpöä otetaan talteen erilaisin rakenteellisen ratkaisuin. Näistä tyypillisin esimerkki on kasvihuone-rakenne. Kesän aurinkoenergiaa voidaan tehostetusti varastoida maapohjaan, kellariin tai rossipohjaan.

Keräintyypit[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tasokeräin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tasokeräimessä keruuputkisto, joka on tyypillisesti kupariputkea, on asennettu vaakatasoon. Jokaiseen keräinputkeen on liitetty absorptiopinnan kasvattamiseksi sivulevyt. Levyt ja putket on pinnoitettu selektiivisellä absortiopinnoitteella, joka imee lämpöenergian muttei luovuta sitä ulospäin. Keräinputkisto on sijoitettu eristettyyn koteloon ja aurinkoon päin oleva taso on rakennettu vähärautaisesta ja usein strukturoidusta tai erikoispinnoitetusta lasista. Tällainen lasi läpäisee lämpösäteilyn huomattavasti paremmin kuin normaali lasi. Tasokeräimillä päästään noin 35–75 prosentin hyötysuhteeseen ja niiden stagnaatiolämpötila (virtaukseton ja häviötön lämpötila) on 170–180°C. Kallistuskulman ollessa 45 astetta, on vuotuisen lämmöntuoton ero noin 5 %, mikäli keräimen suunta vaihtuu lounaan ja etelän välillä. Tasokeräin voidaan sijoittaa myös loivalle katolle, koska se vapautuu lumipeitteestä aikaisin alkaen näin tuottaa energiaa.[3]

Tyhjiöputkikeräin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Aurinkokeräin belgialaisen talon katolla
Katoille asennettuja aurinkokeräimiä Xi'anissa, Kiinassa 2004

Tyhjiöputkikeräimissä lämmönkeruuputkisto on sijoitettu eristeenä toimivan tyhjiöksi imetyn lasiputkilon sisälle. Tällöin tyhjiöputki toimii kuten läpinäkyvä termospullo. Tyhjiöputki on myös sisäpinnaltaan pinnoitettu selektiivisellä pinnoitteella kuten tasokeräinkin. Valmistajasta riippuen tyhjiöputkien takana voi olla heijastuspinta, jolla aurinkoenergiaa kerätään myös putken takapinnalta. Tyhjiöputkirakenne tehostaa aurinkoenergian hyödyntämistä, koska rakenne ei ole riippuvainen säteilyn tulosuunnasta, kuten tasokeräimet. Samaten voidaan hyödyntää myös hajasäteilyä, eli lämpöä saadaan talteen myös pilvisellä säällä. Tyhjiöputkikeräimillä päästään 35–85 prosentin hyötysuhteeseen stagnaatiolämpötilan ollessa 230–250°C.[4]

Keskittävä keräin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Keskittävissä keräimissä aurinkoenergia keskitetään paraboilisen heijastuspeilin tai linssin avulla yhteen fokusointipisteeseen, johon kohdistuu tuolloin voimakas säteilyenergia. Keskittävillä keräimillä päästään yli 1 000°C:n lämpötiloihin, mutta ne täytyy suunnata hyvin tarkasti juuri aurinkoa kohti. Keskittäviä keräimiä ei ole kaupallisesti hyödynnetty lämmön tuotantoon.

Kuumailmakeräin[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kalifornialaisen pesulan katolle on asennettu aurinkokeräimiä

Kuumailmakeräimet ovat aurinkokeräimiä, joissa käytetään ilmaa nesteen sijasta lämmönsiirtoaineena.

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Michael Köhl jne.: Polymeric Materials for Solar Thermal Applications, s. 14. John Wiley & Sons, 2012. ISBN 9783527659630. (englanniksi)
  2. a b Aurinkolämmitys 4.5.2007. Motiva Oy. Viitattu 28.1.2008.
  3. Tasokeräin Monitrado Oy. Viitattu 14.3.2014
  4. Aurinkokeräin Nova Future Oy. Viitattu 23.10.2010.