Ανάπτυξη και αξιολόγηση υβριδικού ηλιακού συστήματος θέρμανσης αίθουσας τοκετών χοιροστασίων
Authors: Ταμβακίδης Στυλιανός 
Published: January 2014

Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η χρήση των ηλιακών συστημάτων για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης χοιροτροφικών μονάδων. Ειδικότερα εξετάστηκε η συνδυασμένη χρήση δύο ηλιακών συστημάτων - ενός τοίχου μάζας και ενός συστήματος ηλιακών συλλεκτών και αποθήκευσης του θερμού νερού, για τη θέρμανση ενός κελιού τοκετού σε χοιροστάσιο. Στην πειραματική διάταξη χρησιμοποιήθηκε ένα ενεργειακό Test Shell, ενώ όλες οι μετρήσεις έγιναν χωρίς την παρουσία ζώων. Η θέρμανση των χοιροστασίων και ειδικότερα των αιθουσών τοκετού παρουσιάζει την ιδιομορφία της δημιουργίας μικροκλίματος του χώρου ανάπαυσης των νεογνών σε ότι αφορά τη θέρμανση. Οι χοίροι είναι ομοιόθερμα ζώα και προσπαθούν να διατηρήσουν τη θερμοκρασία του σώματός τους σταθερή στους 39. H optimum θερμοκρασία που απαιτείται για τα νεογνά είναι 35 - 36 και ελαττώνεται κατά 1C, κάθε μέρα μέχρι και τους 25. Αντίθετα η χοιρομητέρα που παραμένει στο ίδιο κελί τοκετού απαιτεί θερμοκρασία περιβάλλοντος 16 - 20. Στην πειραματική διάταξη χρησιμοποιείται ένα ενεργειακό Test Shell με Τοίχο Μάζας προκειμένου να καλυφθούν οι θερμικές ανάγκες των χοιρομητέρων ενώ για τα νεογνά δημιουργήθηκε ειδικό σχαρωτό δάπεδο με ενσωματωμένους σωλήνες. Τα νεογέννητα χοιρίδια καταφεύγουν στο θερμαινόμενο δάπεδο (καταφύγιο) για να αναπαυθούν. Το νερό, ως μέσο μεταφοράς θερμότητας, ανακυκλοφορεί σε συνδυασμένο κύκλωμα βεβιασμένης κυκλοφορίας, αποτελούμενο από το σχαρωτό δάπεδο, έναν επίπεδο ηλιακό συλλέκτη, ένα αυτοσχέδιο σωληνωτό ηλιακό απορροφητή που έχει τοποθετηθεί στο διάκενο του Τοίχου Μάζας και μία δεξαμενή αποθήκευσης του θερμαντικού μέσου. Τα μετεωρολογικά δεδομένα της περιοχής οδήγησαν στην διαστασιολόγηση και την επιλογή των υλικών των συλλεκτών και του θερμαινόμενου σχαρωτού δαπέδου καθώς και την επιλογή της χωρητικότητας της δεξαμενής αποθήκευσης. Η χρονική διάρκεια των μετρήσεων ήταν 13 συνεχόμενοι μήνες. Σε όλες τις περιόδους μελετήθηκε η ενεργειακή συνεισφορά από κοινού αλλά και χωριστά τόσο του τοίχου μάζας όσο και των ηλιακών συστημάτων του επίπεδου ηλιακού συλλέκτη και του αυτοσχέδιου σωληνωτού ηλιακού απορροφητή. Η κατανάλωση της συμπληρωματικής ηλεκτρικής ενέργειας για την παραγωγή θερμού νερού μετρήθηκε από αναλυτή ηλεκτρικής ενέργειας. Μπροστά από τον τοίχο μάζας και τον αυτοσχέδιο συλλέκτη και σε γωνία 90 τοποθετήθηκε - για να αξιολογηθεί η συνεισφορά του (κέρδος)- ανακλαστήρας λευκού χρώματος που εναλλάσσονταν με έναν αλουμινίου. Οι υπολογισμοί για τη θερμική συνεισφορά του συστήματος έγιναν με το Visual DOE, το οποίο είναι ένα πρόγραμμα θερμικής προσομοίωσης, που επιτρέπει σε μελετητές, να υπολογίσουν αναλυτικά, θερμικά φορτία θέρμανσης - ψύξης, τις θερμοκρασίες των υπό μελέτη χώρων και την κατανάλωση ενέργειας (ρεύμα, υγρά - αέρια καύσιμα), σε διάφορες εναλλακτικές προτάσεις σχεδιασμού και λειτουργίας ενός κτιρίου. Κατά τη φάση λειτουργίας του συστήματος, από τα αποτελέσματα που επεξεργαστήκαμε, προκύπτουν τα ακόλουθα: Η κατανάλωση (συμπληρωματικής) ηλεκτρικής ενέργειας με το προτεινόμενο σύστημα είναι πολύ μικρότερη συγκρινόμενη με τους ηλεκτρικούς αναθρεπτήρες των 250W, και μειώνεται περισσότερο ανάλογα με την ηλικία των ζώων, λόγω κατανάλωσης του ρεύματος. Η ενδοδαπέδια θέρμανση πλεονεκτεί της συμβατικής με λάμπα υπέρυθρης ακτινοβολίας επειδή παρουσιάζει μικρότερες διακυμάνσεις καθώς επηρεάζεται λιγότερο από τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του περιβάλλοντος Η προτεινόμενη ορθογωνική διάταξη του δαπέδου αναμένεται να προσφέρει πιο άνετο καταφύγιο για τα χοιρίδια, λόγω του σχήματος, σε σχέση με το κυκλικό γύρω από την λάμπα, όπως ορίζεται νοητά από τις ισόθερμες, για την δημιουργία «ζώνης άνεσης» Η ρύθμιση της θερμοκρασίας του δαπέδου με το προτεινόμενο σύστημα είναι εύκολη και ακριβής σε αντίθεση με τους συμβατικούς τρόπους όπου η ρύθμιση γίνεται κατ’ εκτίμηση και εξαρτάται από την απόσταση της λάμπας από το δάπεδο και τη θερμοκρασία του χώρου Η κατανάλωση ενέργειας με το προτεινόμενο σύστημα είναι μικρότερη από αυτή με τους ηλεκτρικούς αναθρεπτήρες (20 - 25%) και μπορεί να μειωθεί περίπου 10% περισσότερο με τη χρήση ανακλαστήρων. Επιπλέον, κάθε μείωση της θερμοκρασίας, ανάλογα με την ηλικία των χοιριδίων προϋποθέτει και μείωση της κατανάλωσης της ηλεκτρικής ενέργειας, γεγονός που δε συμβαίνει με τις λάμπες που έχουν σταθερή κατανάλωση.