Γράφει ο Χρήστος Καλαμπόκης

Η θέρμανση και η ψύξη με γεωεναλλάκτες εξοικονομεί χρήματα, μειώνει την ενέργεια που καταναλώνεται, συμβαδίζει με τη εποχή μας και καλύπτει τις μελλοντικές ανάγκες.Οι ‘’πράσινες’’ τεχνολογίες που συνεργάζονται με το περιβάλλον αντί να το καταστρέφουν κερδίζουν δυναμικά την υποστήριξη όσων ανησυχούν γι’ αυτό και για την διατήρηση των ενεργειακών πόρων.Η τεχνολογία των γεωεναλλακτών αποδεικνύεται αξιόπιστη και ασφαλής . Μειώνει σημαντικά τους λογαριασμούς θέρμανσης για τους ιδιοκτήτες των κατοικιών και των επιχειρήσεων. Οι εκατοντάδες χιλιάδες των γεωθερμικών συστημάτων εξοικονομούν χρήματα και προστατεύουν το περιβάλλον στη Βόρεια Αμερική , την Ευρώπη , την Ασία και την Αυστραλία.
Τα βασικά των συστημάτων Γεωεναλλακτών
Οι εξωτερικές θερμοκρασίες του αέρα μεταβάλλονται με την αλλαγή των εποχών αλλά όχι και οι θερμοκρασίες του υπεδάφους. Σε βάθος δύο έως τριών μέτρων κάτω από την επιφάνεια του εδάφους οι θερμοκρασίες παραμένουν σχετικά σταθερές καθ’όλη τη διάρκεια του χρόνου. Ένα γεωθερμικό σύστημα, το οποίο αποτελείται από μία μονάδα εντός του κτιρίου και ένα θαμμένο γεωεναλλάκτη απορροφά την αποθηκευμένη θερμότητα του εδάφους και τη φέρνει στη μονάδα εσωτερικά του κτιρίου. Η μονάδα αντλεί τη θερμότητα σε μία υψηλότερη θερμοκρασία και την διανέμει στο κτίριο. Το καλοκαίρι το σύστημα αντιστρέφεται, απάγει τη θερμότητα από το κτίριο, τη μεταφέρει στο κύκλωμα του γεωεναλλάκτη και την αποθέτει στην πιο δροσερή γη.Σε αντίθεση με τα
συμβατικά συστήματα, τα συστήματα Γεωεναλλακτών δεν καίνε ορυκτά καύσιμα για να παράγουν θερμότητα. Απλά μεταφέρουν τη θερμότητα από και προς τη γη για να παρέχουν την αποδοτική, προσιτή και φιλική προς το περιβάλλον θέρμανση και ψύξη. Ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιείται για την λειτουργία του συστήματος δηλαδή του συμπιεστή και των κυκλοφορητών.Το σύστημα αποτελείται από τρία κύρια μέρη, τον εναλλάκτη θερμότητας νερού (γεωεναλλάκτης- κλειστό ή ανοιχτό κύκλωμα), την αντλία θερμότητας και το εσωτερικό σύστημα. Επειδή τα συστήματα γεωεναλλάκτη δεν καίνε ορυκτά καύσιμα για να παράγουν θερμότητα, παρέχουν τρεις έως πέντε μονάδες ενέργειας για κάθε μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας που τροφοδοτεί το σύστημα.Τα συστήματα θέρμανσης και ψύξης βαθμονομούνται για την απόδοση τους σύμφωνα με τις διεθνείς και ευρωπαϊκές προδιαγραφές (ISO και EN). Οι καυστήρες ορυκτών καυσίμων βαθμονομούνται με την επί τοις εκατό απόδοση τους σε σχέση με την θερμογόνο δύναμη του καυσίμου που καταναλώνουν.Οι καυστήρες φυσικού αερίου, προπανίου και πετρελαίου βαθμονομούνται για την απόδοση τους σε ειδικά εργαστήρια. Για να εκτιμηθεί η ακριβής απόδοση μιας εγκατάστασης πρέπει να συμπεριληφθούν παράγοντες όπως οιαπώλειες θερμότητας καυσαερίων, οι πολλαπλές εναύσεις λόγω υπερδιαστασιολόγησης,η ηλεκτρική κατανάλωση των κυκλοφορητών κλπ. Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας,όπως όλοι οι άλλοι τύποι αντλιών θερμότητας, βαθμονομούνται σύμφωνα με το συντελεστή απόδοσης (COP).Είναι ο επιστημονικός τρόπος προσδιορισμού της ενέργειας που το σύστημα παράγει σε σχέση με αυτή που χρησιμοποιεί. Τα περισσότερα συστήματα γεωθερμικών αντλιών θερμότητας έχουν COPs 3-5. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε μία μονάδα ενέργειας που χρησιμοποιείται για να τροφοδοτήσει το σύστημα, 3-5 μονάδες παρέχονται ως θερμότητα. Δηλαδή ένας καυστήρας ορυκτών καυσίμων μπορεί να είναι 78-95% αποδοτικός, ενώ μια γεωθερμική αντλία είναι 300%-500%.Τα συστήματα Γεωεναλλακτών πρακτικά δεν χρειάζονται συντήρηση. Με σωστή εγκατάσταση ο γεωεναλλάκτης θα λειτουργεί για πολλές δεκαετίες. Τα υπόλοιπα μέρη του συστήματος, η αντλία θερμότητας, οι κυκλοφορητές και το εσωτερικό σύστημα διανομής της θερμότητας βρίσκονται εντός του κτιρίου προστατευμένα από τις σκληρές εξωτερικές συνθήκες. Συνήθως οι περιοδικοί έλεγχοι για τη σωστή λειτουργία είναι η μόνη απαραίτητη συντήρηση.Τα γεωθερμικά συστήματα λειτουργούν σε συνεργασία με τη φύση και όχι ενάντια σε αυτήν. Δεν εκπέμπουν αέρια θερμοκηπίου , τα οποία έχουν συνδεθεί με την παγκόσμια
αύξηση της θερμοκρασίας, την όξινη βροχή και άλλους περιβαλλοντικούς κινδύνους.
Γεωθερμικές Αντλίες Θερμότητας
Υπάρχουν διαφορετικά είδη γεωθερμιών αντλιών θερμότητας σχεδιασμένα για τις αντίστοιχες εφαρμογές. Για παράδειγμα, πολλές γεωθερμικές αντλίες θερμότητας προορίζονται για χρήση μόνο με υψηλές σχετικά θερμοκρασίες υπόγειου νερού όπως στα ανοικτά κυκλώματα. Άλλες λειτουργούν με θερμοκρασίες εισόδου τόσο χαμηλές όπως-4ο C που συναντώνται στα συστήματα κλειστού κυκλώματος γεωεναλλάκτη. Αρκετές γεωθερμικές αντλίες θερμότητας παρέχουν και ψύξη το καλοκαίρι, αλλά μερικά μοντέλα είναι σχεδιασμένα μόνο για θέρμανση το χειμώνα. Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας διαφέρουν επίσης και στον τρόπο που είναι σχεδιασμένες. Υπάρχουν συστήματα που τροφοδοτούν το εσωτερικό κύκλωμα διανομής της θερμότητας του κτιρίου με νερό και λέγονται νερού – νερού και συστήματα που το τροφοδοτούν με αέρα και λέγονται νερού –αέρα.Καθένας με ένα ψυγείο ή ένα κλιματιστικό μηχάνημα έχει γίνει μάρτυρας της λειτουργίας μιας αντλίας θερμότητας, ακόμα και αν ο όρος αντλία θερμότητας μπορεί να είναι άγνωστος. Όλες αυτές οι μηχανές, αντί να παράγουν θερμότητα, μεταφέρουν την υφιστάμενη θερμότητα από ένα χώρο χαμηλότερης θερμοκρασίας σε ένα χωρο υψηλότερης θερμοκρασίας. Τα ψυγεία και τα κλιματιστικά μηχανήματα είναι αντλίες θερμότητας που κινούν τη θερμότητα από τους πιο κρύους εσωτερικούς χώρους στους θερμότερους εξωτερικούς χώρους με σκοπό την ψύξη των πρώτων. Οι αντλίες θερμότητας κινούν επίσης την θερμοκρασία από χαμηλής θερμοκρασίας πηγές σε υψηλής θερμοκρασίας χώρους με σκοπό τη θέρμανση.Παραδείγματος χάριν, μία αντλία θερμότητας με πηγή θερμότητας τον εξωτερικό αέρα ,λαμβάνει τη θερμότητα από τον υπαίθριο χώρο και την αντλεί στο εσωτερικό του κτιρίου. Μια γεωθερμική αντλία θερμότητας λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο, με τη διαφορά ότι η πηγή θερμότητας της είναι πιο ζεστή γη αντί του κρύου αέρα. Η διαδικασία της ανύψωσης της θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας σε άνω των 30ο C και μεταφορά στον εσωτερικό χώρο περιλαμβάνει έναν κύκλο εξάτμισης, συμπίεσης, συμπύκνωσης και εκτόνωσης. Το ψυκτικό υγρό χρησιμοποιείται ως μέσο μεταφοράς της θερμότητας που κυκλοφορεί μέσα στην αντλία θερμότητας. Το γεγονός ότι μια γεωθερμική αντλία θερμότητας μπορεί ναι προσφέρει θέρμανση και ψύξη την κάνει ιδιαίτερα ελκυστική. Με ένα απλό γύρισμα του διακόπτη στον εσωτερικό θερμοστάτη μπορείτε να περάσετε από την μία λειτουργία στην άλλη. Κατά τη διάρκεια
της ψύξης η γεωθερμική αντλία θερμότητας απάγει την θερμότητα από τους εσωτερικούς
χώρους και τη μεταφέρει στη δροσερή γη μέσω του γεωεναλλάκτη, ανοικτού ή κλειστού
κυκλώματος. Κατά τη διάρκεια της θέρμανσης η διαδικασία αντιστρέφεται Εάν το σύστημα γεωεναλλάκτη που πρόκειται να εγκατασταθεί είναι ανοιχτού κυκλώματος η θερμοκρασία εισόδου του νερού (entering water temperature EWT) μπορεί να κυμανθεί από 4ο C έως 21οC. Όλες οι αντλίες θερμότητας μπορούν να λειτουργήσουν σε αυτές τις θερμοκρασίες. Στην περίπτωση όμως ενός κλειστού κυκλώματος Γεωεναλλάκτη μπορεί να χρειαστεί να αντιμετωπιστούν θερμοκρασίες (EWT) κάτω από τους 4οC. Δεν λειτουργούν όλες οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας αποδοτικά σε αυτές τις θερμοκρασίες. Σημαντικό είναι να είναι γνωστό σε ποιες θερμοκρασίες λειτουργούν οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας αποδοτικότερα. Μερικές γεωθερμικές αντλίες θερμότητας μπορούν να παρέχουν όλο το απαιτούμενο ζεστό νερό με την ίδια απόδοση που κάνουν τη θέρμανση και την ψύξη. Χρειάζεται η επιλογή του θερμαντήρα νερού (desuperheater) που προστίθεται στις περισσότερες αντλίες θερμότητας. Θα τροφοδοτεί με ζεστό νερό χρήσης πολύ οικονομικά τη δεξαμενή ζεστού νερού.
Ο Γεωεναλλάκτης
Το ίδιο κύκλωμα λειτουργεί και για τη θέρμανση και για την ψύξη. Ο θαμμένος σωλήνας, ή ο γεωεναλλάκτης, ήταν μια σημαντική πρόοδος στην τεχνολογία των αντλιών θερμότητας.Η ιδέα του θαψίματος σωλήνα στο έδαφος για να συλλέξει την θερμική ενέργεια ξεκίνησε τη δεκαετία του ‘ 40. Καινούρια μοντέλα αντλιών θερμότητας και ανθεκτικότερα υλικά σωλήνων έχουν συνδυαστεί και κάνουν τις γεωθερμικές αντλίες θερμότητας το πιο αποδοτικό σύστημα θέρμανσης και ψύξης.
Δύο βασικοί τύποι υπάρχουν : ανοιχτού και κλειστού κυκλώματος.Το ανοιχτό κύκλωμα χρησιμοποιεί τα υπόγεια νερά από μία συνηθισμένη υδάτινη πηγή και ως πηγή θερμότητας. Τα υπόγεια νερά αντλούνται στην αντλία θερμότητας όπου η θερμότητα εξάγεται από το νερό το οποίο στη συνέχεια επανεισάγεται στον υδροφορέα κατά τρόπο περιβαλλοντικά ασφαλή. Επειδή τα υπόγεια νερά έχουν σχετικά σταθερή θερμοκρασία καθ’ όλη τη διάρκεια του χρόνου, αποτελούν μια άριστη πηγή θερμότητας.Η απαίτηση της παροχής του νερού εκφράζεται σε μονάδες παροχής (lit/s) και αναγράφεται στις προδιαγραφές του εξοπλισμού. Η ποσότητα του νερού εξαρτάται από το μέγεθος της μονάδας και τις προδιαγραφές του κατασκευαστή. Ο ανάδοχος της μελέτης και του έργου θα πρέπει να παρέχει την αντίστοιχη πληροφόρηση. Η υδρογεώτρηση σε συνδυασμό με την αντλία θα πρέπει να καλύπτουν τις απαιτούμενες παροχές. Πιθανά θα χρειαστούν μετατροπές στην υφιστάμενη υδραυλική εγκατάσταση για να καλυφθούν οι απαιτήσεις παροχών.Το νερό της γεώτρησης μετά την θερμική αξιοποίηση του από την αντλία θερμότητας πρέπει , σύμφωνα με την υφιστάμενη νομοθεσία, να επιστραφεί στο ακέραιο στον υδροφορέα από τον οποίο αντλήθηκε με γεώτρηση επανεισαγωγής.Η γεώτρηση επανεισαγωγής πρέπει να έχει την ικανότητα να δέχεται όλη την ποσότητα νερού που πέρασε από την αντλία θερμότητας. Η κατασκευή και ο έλεγχος των γεωτρήσεων πρέπει να γίνει από εκπαιδευμένους και ικανούς γεωτρυπανιστές.Είναι συστήματα που δεν ρυπαίνουν. Η αντλία θερμότητας αφαιρεί μόνο ή προσθέτει θερμότητα στο νερό. Δεν προσθέτει ρυπαντές. Η μόνη αλλαγή στο νερό είναι μια μικρή αύξηση ή μείωση της θερμοκρασίας του.Η κακή ποιότητα νερού μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα στα συστήματα ανοιχτού κυκλώματος. Το νερό σας πρέπει να εξεταστεί για τη σκληρότητα, την οξύτητα και την περιεκτικότητα σε σίδηρο προτού να εγκατασταθεί μία αντλία θερμότητας. Ο προμηθευτής του εξοπλισμού σας μπορεί να σας πει ποια επίπεδα είναι αποδεκτά.Αποθέσεις στον εναλλάκτη της αντλίας θερμότητας μπορεί να δημιουργηθούν. Μερικές φορές ένας περιοδικός καθαρισμός ένα ήπιο διάλυμα οξέος αρκεί για να αφαιρεθούν τα συγκεντρωμένα άλατα.Το κλειστό κύκλωμα γεωεναλλάκτη αποτελείται από ένα δίκτυο θαμμένων σωλήνων πολυαιθυλενίου. Οι σωλήνες συνδέονται με την αντλία θερμότητας όπου και ολοκληρώνεται κύκλωμα στο οποίο κυκλοφορεί διάλυμα νερού με φιλικό προς το περιβάλλον αντιψυκτικό. Ένα κλειστό κύκλωμα συνεχώς ανακυκλοφορεί , υπό πίεση ,το διάλυμα που μεταφέρει την θερμότητα, σε αντίθεση με το ανοικτό κύκλωμα στο οποίο αντλείται συνεχώς νερό από τη γεώτρηση. Το κύκλωμα μπορεί να είναι οριζόντιο ή κατακόρυφο ανάλογα με τον τρόπο τοποθέτησης των σωλήνων . Σε κάθε περίπτωση ένα σωστά μελετημένο σύστημα θα λειτουργήσει αποτελεσματικά.Τα συστήματα κλειστού γεωεναλλάκτη μπορούν να είναι και κατακόρυφα. Γεωτρήσεις των 100m κατασκευάζονται για να καλύψουν το θερμικό φορτίο της αντλίας θερμότητας.Σωλήνωση σχήματος U τοποθετείται εντός των γεωτρήσεων. Στη συνέχεια οι γεωτρήσεις σφραγίζονται με ειδικό ένεμα για περιβαλλοντικούς λόγους προστασίας του εδάφους και
των υπόγειων υδάτων.Τα κλειστά κυκλώματα πρέπει να κατασκευάζονται μόνο με σωλήνα πολυαιθυλενίου υψηλής πυκνότητας (HDPE). Με σωστη εγκατάσταση αυτοί οι σωλήνες αντέχουν για πολλές δεκαετίες. Παραμένουν άθικτοι από τα συστατικά του εδάφους και έχουν καλές ιδιότητες θερμικής αγωγιμότητας. Σωλήνες PVC δεν πρέπει ποτέ να χρησιμοποιούνται.Τα τμήματα των σωλήνων ενώνονται με θερμική κόλληση. Η θερμική κόλληση περιλαμβάνει την θέρμανση και κοινό λιώσιμο των σωλήνων στις περιοχές επαφής ώστε τελικά να δημιουργηθούν ενώσεις πιο ισχυρές και από τον ίδιο τον σωλήνα. Η τεχνική αυτή παράγει σίγουρες ενώσεις που αποτρέπουν τις διαρροές.Η έρευνα έχει αποδείξει ότι τα κλειστά κυκλώματα δεν έχουν καμία δυσμενή συνέπεια στη χλόη, τα δέντρα, ή τους θάμνους. Φυσικά, κατά τη φάση της κατασκευής θα καταστραφούν προσωρινά κάποιες φυτεύσεις, αλλά μπορούν εύκολα να αποκατασταθούν με γρασίδι. Οι κατακόρυφοι γεωεναλλάκτες απαιτούν λιγότερη επιφάνεια με αποτέλεσμα ελάχιστη ζημία.Εάν μία λίμνη είναι αρκετά βαθιά μπορεί να τοποθετηθεί κλειστό κύκλωμα . Το ελάχιστο απαιτούμενο βάθος είναι 1,8 μέτρα καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους για μία λίμνη. Η απαιτούμενη επιφάνεια εξαρτάται από το θερμικό φορτίο της κατασκευής. Οι μη επαγγελματικές εγκαταστάσεις μπορούν να οδηγήσουν σε συστήματα πολύ χαμηλής απόδοσης.
Παράδειγμα γεωθερμικής αντλίας
Ο βαθμός ενεργειακής απόδοσης της γεωθερμικής αντλίας είναι COP:4,2,ο βαθμός απόδοσης ενός λέβητα COP:0,9. Γεωθερμική αντλία : 20kw/4,2=4,8kw Λέβητας πετρελαίου: 20kw/0.9=22.2kw
Αν υποθέσουμε μέση τιμή ρεύματος 0,15€/kwh ενώ το πετρέλαιο 1,40€/ Litr για .1200 ώρες
ετησίως έχουμε
– Γεωθερμική αντλία θερμότητας 4,8kw x 1.200h = 5.760kwh x 0.15 €/kwh = 864 €
– Λέβητας πετρελαίου (θερμογόνος δύναμη 11,7kw/lit) 22.2 x 1.200h = 26.640kw/h
26.640kw:11.7kw/lit = 2.277lit
2.277lit x 1.4 €/lit = 3.188€
Άρα ετήσια εξοικονόμηση από Γεωθερμική αντλία 2.324

Κοινοποίηση

Κοινοποιείστε στους φίλους σας!