Γεωθερμικές Αντλίες θερμότητας
Συνολικός σχεδιασμός γεωθερμικού συστήματος
Τα συστήματά μας θα μπορούσαν να συνδυάσουν οριζόντιους, κωνικούς και κάθετους βρόχους σε μία ενιαία λύση. Η παραγωγή ζεστού νερού οικιακής χρήσης δύναται να συνδυαστεί με την επιλογή desuperheat καθώς και με ηλιακούς συλλέκτες. Θα μπορούσε επίσης να συμπεριληφθεί η αποθήκευση θερμότητας, υπό την προϋπόθεση ότι υπάρχει διαθέσιμη πηγή για την απόρριψη θερμότητας στο έδαφος. Η θέρμανση της πισίνας θα μπορούσε επίσης να επιτευχθεί μέσω γεωθερμικών αντλιών θερμότητας είτε με απόρριψη της θερμότητας στην πισίνα είτε με την εγκατάσταση μίας μόνο μονάδας για το σκοπό αυτό.
Υπάρχουν διαθέσιμες αντλίες θερμότητας που μπορούν να φτάσουν τους 60 βαθμούς Κελσίου για να συνδεθούν με θερμαντικά σώματα σε οικιακές εφαρμογές.
Γεωθερμίκες αντλίες θερμότητας
Πόσοι από εσάς γνωρίζουν πραγματικά τις γεωθερμικές αντλίες θερμότητας; Ποιοι τύποι γεωθερμικών αντλιών θερμότητας υπάρχουν διαθέσιμες στην Ελληνική αγορά; Ποια η διαφορά μεταξύ των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας νερού – νερού και νερού – αέρος; Υπάρχει κάποια ταύτιση με τις αντλίες θερμότητας αέρος – νερού;
Στην διεθνή αγορά υπάρχουν διαθέσιμες γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού – νερού, (όπως αυτές που απεικονίζονται παραπάνω) και οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού – αέρος (όπως αυτές που παρουσιάζονται παρακάτω).
Η φιλοσοφία λειτουργίας και των δύο μονάδων είναι ίδια. Και οι δύο τύποι χρησιμοποιούν το νερό ως πηγή ενέργειας, το οποίο ανακυκλοφορεί στο έδαφος για την απόρριψη ή παραλαβή των ενεργειακών φορτίων. Η ουσιαστική διαφορά είναι στο τρόπο τον οποίο παραδίδουν την ενέργεια αυτή προς τον κλιματιζόμενο χώρο.
Οι μεν γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού -νερού διοχετεύουν το ενεργειακό φορτίο στο χώρο μέσω ενός υδάτινου διαλύματος, το νερό, ενώ οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού – αέρος διοχετεύουν την θέρμανση ή και τη ψύξη μέσω του αέρα.
Καμία από τις δύο γεωθερμικές αντλίες θερμότητας που περιγράψαμε δεν ταυτίζεται με τις αντλίες θερμότητας αέρος -νερού. Οι τελευταίες χρησιμοποιούν τον αέρα ως πηγή ενέργειας (ενώ οι γεωθερμικές το νερό) και προσδίδουν την θέρμανση ή τη ψύξη μέσω νερού στον κλιματιζόμενο χώρο (ενώ οι γεωθερμικές μέσω νερού ή και μέσω αέρα).
Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού – νερού
Μέχρι σήμερα, μόνον οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού – νερού χρησιμοποιούνται στην Ελληνική αγορά. Το παραγόμενο θερμό ή ψυχρό νερό το οποίο παράγει η κεντρική μονάδα, οδηγείται μέσω ενός συστήματος σωληνώσεων σε ενδοδαπέδια θέρμανση, μονάδες ακτινοβολίας (σώματα καλοριφέρ), μονάδες fan coil ή κεντρικές κλιματιστικές μονάδες.
Στην περίπτωση της ενδοδαπέδιας θέρμανσης θα επιτευχθεί η θέρμανση και ο μερικός δροσισμός του ακινήτου, ενώ στην περίπτωση των μονάδων ακτινοβολίας μόνον η θέρμανση του χώρου. Για τη ψύξη αυτού, είναι η απαραίτητη η παροχή αέρα στον εν λόγω κλιματιζόμενο χώρο. Για αυτό το λόγο χρησιμοποιούνται μονάδες fan coil, ή κεντρικές κλιματιστικές μονάδες.
Κατά συνέπεια ένα σύστημα με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού – νερού, για να λειτουργήσει θα πρέπει να συνδεθεί τόσο με το σύστημα του γεωσυλλέκτη όσο και τον τρόπο μετάδοσης της θέρμανσης αυτής στο χώρο, δηλαδή τα κλασικά σώματα καλοριφέρ, την ενδοδαπέδια θέρμανση, τις μονάδες fan coil ή τις κεντρικές κλιματιστικές μονάδες, τα οποία και συνδέονται μέσω υδραυλικών σωληνώσεων.
Επομένως, είναι αυτονόητο ότι για τα παραπάνω απαιτείται ένας χώρος μηχανοστασίου ή γεωστασίου όπως συνηθέστερα ονομάζεται.
Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού – αέρος
Στην περίπτωση των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας νερού – αέρος, το κεντρικό σύστημα του γεωσυλλέκτη (δηλαδή του τρόπου μεταφοράς της ενέργειας από και προς το έδαφος), συνδέεται απευθείας με την γεωθερμική μονάδα ή οποία παράγει θερμό ή ψυχρό αέρα στον τόπο εγκατάστασης της, η οποία οδηγεί τον αέρα αυτό μέσω καναλιών στους επιθυμητούς χώρους.
Ένα από τα προτερήματα της τελευταίας μεθόδου είναι ότι ταυτόχρονα δύναται να θερμαίνεται ο ένας χώρος ενώ να ψύχεται κάποιος άλλος, χωρίς δαπανηρές υδραυλικές εγκαταστάσεις. Η αυτονομία που παρέχει και ο ετεροχρονισμός είναι αρκετά μεγάλη. Αυτό εξυπηρετεί εμπορικά καταστήματα, ή αυτόνομα bungalows ή κτίρια γραφείων. Η μεταφορά του αέρα για τη θέρμανση ή και τη ψύξη κατοικιών στην Ελληνική επικράτεια δεν συνηθίζεται, για αυτό και δεν έχει εγκατασταθεί σε κατοικίες μέχρι σήμερα κάτι που είναι σε πλήρη αντιπαράθεση με την Πολωνία και τις ΗΠΑ όπου οι ανάγκες σε θέρμανση είναι πολύ μεγαλύτερες.
Μία από τις πιο μοντέρνες εφαρμογές της γεωθερμίας όπως αυτών των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας νερού – αέρα, βρίσκει εφαρμογή σε ανακατασκευές κτιρίων, όπου καταργείται το παλαιό μηχανοστάσιο ή ψυχροστάσιο, χρησιμοποιούνται οι ίδιες σωληνώσεις και αυτές όλες συνδέονται με ένα σύστημα γεωσυλλέκτη. Έτσι, αν για παράδειγμα ένα παλαιό ξενοδοχείο είχε τα κλασικά σώματα καλοριφέρ, τώρα θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα σώματα αυτά με μία αυτόνομη μικρή γεωθερμική αντλία θερμότητας νερού – αέρα, χρησιμοποιώντας το υφιστάμενο δίκτυο σωληνώσεων, αντικαθιστώντας το παλαιό τρόπο θέρμανσης με ένα σύστημα γεωσυλλέκτη. Με αυτό τον τρόπο, το ξενοδοχείο θα έχει τόσο τη θέρμανση όσο και ψύξη, αυτόνομα σε κάθε δωμάτιο ξεχωριστά και θα εξοικονομεί τεράστια χρηματικά ποσά. Ο χώρος του παλαιού μηχανοστασίου θα μπορούσε να αλλάξει χρήση, εφόσον πια δεν θα είναι απαραίτητος.
Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού-αέρα τύπου console, τοποθετούνται αυτόνομες σε κάθε χώρο και δύναται να είναι εμφανούς ή κρυφού τύπου. Είναι αθόρυβες με απλή λειτουργία και δεν απαιτούν χρήση καναλιών, καθότι διαθέτουν στόμια προσαρμοσμένα πάνω τους.
Και οι δύο τύποι δύναται να εξοπλιστούν με desuperheater για την παραγωγή του ζεστού νερού χρήσης.
Επιλογή γεωθερμικής αντλίας θερμότητας:
Θέση έργου και κλιματολογικές συνθήκες.
Οι αντλίες θερμότητας άερος – νερού λειτουργούν καλύτερα σε μέρη που αντιμετωπίζουν μέτριο κλίμα. Σε περιοχές όπου η εξωτερική θερμοκρασία περιβάλλοντος κυμαίνεται κοντά στο μηδέν, το σύστημα της αντλίας θερμότητας αέρος – νερού, θα χρησιμοποιήσει πολύ περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια για τη θέρμανση των εσωτερικών χώρων. Σε αυτό το κλίμα, η συμπληρωματική θέρμανση είναι συχνά απαραίτητη εάν επιλέγετε μια αντλία θερμότητας αέρος – νερού, η οποία στοχεύει στην κάλυψη ορισμένων θερμικών απαιτήσεων κι όχι ολόκληρων των θερμικών απωλειών. Οι κατασκευαστές εργάζονται σε νέα συστήματα που μπορούν να λειτουργήσουν καλά σε ένα ευρύτερο φάσμα κλίματος.
Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα που παρουσιάζουν οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας έναντι αυτών των αντλιών θερμότητας αέρος – νερού, είναι ότι βασίζουν τη λειτουργία τους στη θερμοκρασία του πετρώματος της γής, η οποία παραμένει σχεδόν σταθερή καθ´ όλη τη διάρκεια του έτους, διότι δεν επηρεάζεται από τις κλιματολογικές συνθήκες του περιβάλλοντος.
Εκπτώσεις και φορολογικά κίνητρα
Στα περισσότερα κράτη της υφηλίου σήμερα, υπάρχουν φορολογικά κίνητρα, επιδοτήσεις και εκπτώσεις για αντλίες θερμότητας ειδικά για την γεωθερμική αντλία θερμότητας (εδάφους). Τα κίνητρα αυτά συμβάλλουν σημαντικά στην περίπτωση αντικατάστασης του παλαιού υφιστάμενου συστήματος θέρμανσης ή ψύξης διότι αποτελούν κίνητρο για τους ενδιαφερόμενους λόγω του μειωμένου χρόνου απόσβεσης της συνολικής επένδυσης του έργου.
Μη ξεχνάμε ότι όταν μιλάμε για αντικατάσταση ενός υφιστάμενου συστήματος θέρμανσης με κάποιο καινούργιο, ο ενδιαφερόμενος πρέπει να αποσβέσει ολόκληρη την νέα επένδυση σε κάποιο συγκεκριμένο χρόνο, ώστε αυτή να κρίνεται προσοδοφόρα. Ενώ στις περιπτώσεις όπου έχουμε μία νέα ανέγερση ενός κτιρίου, κι ο ενδιαφερόμενος είναι να επιλέξει μεταξύ εναλλακτικών προτάσεων, τότε έχει να συγκρίνει μεταξύ των προτάσεων αυτών και να αποσβέσει τη διαφορά κόστους επένδυσης σε όσο το δυνατόν μικρότερο χρονικό διάστημα.
Αξιολόγηση των αποδόσεων των αντλιών θερμότητας.
Υπάρχουν δύο τύποι αξιολόγησης που χρησιμοποιούνται για τη βαθμονόμηση της απόδοσης μιας αντλίας θερμότητας. Τα υψηλότερα αριθμητικά στοιχεία και στις δύο αξιολογήσεις υποδεικνύουν μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα του συστήματος.
Το SEER αναφέρεται στην εποχική αξιολόγηση της ενεργειακής απόδοσης και μετρά την αποτελεσματικότητα της ψύξης. Συνήθως κυμαίνεται μεταξύ 14 & 16, αν και μερικές αντλίες θερμότητας μπορούν να έχουν μια βαθμολογία SEER τόσο υψηλή όσο το 20.
Η παράμετρος HSFP αναφέρεται στον συντελεστή εποχικής απόδοσης θερμότητας. Μετράει την απόδοση θέρμανσης. Μια βαθμολογία HSFP μεταξύ 8 και 10 είναι ιδανική. Λάβετε υπόψη ότι οι υψηλής απόδοσης αντλίες θερμότητας θα σας κοστίζουν περισσότερο, αλλά η εξοικονόμηση είναι μεγάλη.
ΠΡΟΣΟΧΗ: Το SEER & HSPF δεν αντιστοιχούν στον COP, που συχνά ονομάζεται ως βαθμός απόδοσης της αντλίας θερμότητας. Ο τελευταίος είναι στιγμιαίος βαθμός απόδοσης ή στηριζόμενος σε μέσες τιμές των κλιματολογικών κ μη συνθηκών.
Εποχιακή και μη λειτουργία
Σε μια εξοχική κατοικία κι όταν αυτή δεν προσφέρεται για μελλοντική μόνιμη χρήση, η εγκατάσταση αντλιών θερμότητας ίσως να μην αποτελεί καλή επιλογή. Πόσο μάλλον ένα σύστημα γεωθερμίας, όπου η αρχική επένδυση θα είναι ακόμα υψηλότερη. Οι αντλίες θερμότητας για να αποσβεστούν πρέπει να λειτουργούν κατά τη διάρκεια ολόκληρου του έτους,
Διαφορετικά θα οδηγήσουν σε μακροχρόνιες αποσβέσεις. Επιπλέον, είναι επιθυμητό να δουλεύουν τόσο στη θέρμανση όσο και στην ψύξη, με εξαίρεση αν πρόκειται για υψηλές τιμές καυσίμου ή παρατεταμένη εποχή θέρμανσης. Η χρήση γεωθερμικών αντλιών θερμότητας μονάχα για θερινή λειτουργία, χωρίς ακόμα και την ταυτόχρονη παραγωγή ζεστού νερού χρήση από υπερθέρμανση κι όχι ανάκτηση, δεν ενδείκνυται.
Υπολογισμός και επιλογή αντλίας θερμότητας.
Αυτός είναι ένας κρίσιμος παράγοντας που πρέπει να ληφθεί υπόψη νωρίς. Οι αντλίες θερμότητας διατίθενται σε ποικίλα μεγέθη θερμικών και ψυκτικών φορτίων. Συνηθίζεται, λανθασμένα κατά την κρίση μου, να επιλέγετε μικρότερη αντλία θερμότητας από τις απαιτούμενες ανάγκες θέρμανσης ή και ψύξης, με την δικαιολογία ότι δεν απαιτούνται συνεχώς τα φορτία αιχμής. Το οποίο είναι αποδεκτό από ορισμένους. Ωστόσο όμως, στην περίπτωση των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας, άπαξ και το έδαφος κορεστεί από θερμότητα λόγω της παρατεταμένης λειτουργίας της μονάδος στην ψύξη ή χάσει τη θερμοκρασία του λόγω της παρατεταμένης απορρόφησης θερμότητας για την θέρμανση του κτιρίου, τότε θα απαιτηθεί αρκετός χρόνος για την εξισορρόπηση, αρχικοποιήση κι επαναλειτουργία του συνολικού συστήματος.
Επιπλέον, όταν φτάσει σε κάποιο τέτοιο σημείο, καλό είναι να αναρωτηθεί κανείς, τι γίνεται με τον βαθμό απόδοσης του συστήματος εκείνη την χρονική περίοδο.
Θα πρέπει να σκεφτούμε καλά, αν θέλουμε να έχουμε εγκαταστήσει ένα σύστημα γεωθερμίας, το οποἰο να παρουσιάζει ίδιο βαθμό απόδοσης με κάποια άλλη αντλία θερμότητας αέρος – νερού. Σαφέστατα η απάντηση είναι, όχι. Ένα σύστημα γεωθερμίας θα πρέπει να αποδίδει την εξοικονόμηση που υπόσχεταί. Για να το επιτύχει αυτό, πρέπει:
α. Η αντλία θερμότητας που θα επιλεχθεί, να καλύπτει τις ανάγκες του κτιρίου και να μην είναι υποδιαστασιολογημένη διότι θα οδηγήσει σε συνεχή μακράς διάρκεια λειτουργία, και
β. Ο γεωσυλλέκτης να είναι κατάλληλος για να επιτυγχάνει όσο το δυνατόν μικρότερη εποχιακή θερμοκρασιακή διακύμανση.
Παραγωγή ζεστού νερού χρήσης.
Στις γεωθερμικές αντλίες θερμότητας η παραγωγή ζεστού νερού χρήσης δύναται να επιτευχθεί είτε με αυτόνομη μονάδα είτε με υπερθέρμανση (desuperheater). Η τελευταία λύση οδηγεί στην παραγωγή ζεστού νερού χρήσης ταυτόχρονα με τη λειτουργία της μονάδος είτε αυτή λειτουργεί στην ψύξη, είτε στην θέρμανση. Ωστόσο, όταν αυτή είναι απεργοποιημένη, η παραγωγή ζεστού νερού χρήσης είναι αδύνατη. Απαιτεί αποθήκευση του ζεστού νερού, ενώ η εγκατάσταση ηλιακών πλαισίων ή άλλων μέσων δεν είναι αναγκαία. Για την παραγωγή του ζεστού νερού χρήσης, δεν καταναλώνεται επιπλέον ενέργεια, είναι ένα “παραπροϊόν”, το οποίο παράγεται εντελώς δωρεάν.
Η παραγωγή ζεστού νερού χρήσης από ανάκτηση, στις γεωθερμικές εγκαταστάσεις πρέπει να αποφεύγεται διότι για τον σκοπό αυτό μειώνεται ο βαθμός απόδοσης της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας, λόγω της αύξησης της θερμοκρασίας στην ανακυκλογφορία του νερού. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ο βαθμός απόδοσης μειώνεται δραματικά.
FAQ’s:
Οποιαδήποτε γεωθερμική αντλία θερμότητας μπορεί να συνδυαστεί με οριζόντιους, κωνικούς και κάθετους βρόχους;
Η παραγωγή ζεστού νερού οικιακής χρήσης πώς μπορεί να επιτευχθεί;
Για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, είτε θα χρησιμοποιηθεί ένα σύστημα που ονομάζεται desuperheat το οποίο είναι ενσωματομένο στην γεωθερμική αντλία θερμότητας, είτε σε συνδυασμό με ηλιακούς συλλέκτες, είτε με ηλεκτρική αντίσταση.
Είναι δυνατόν σε μία κατοικία να εφαρμοστεί τεχνολογία αποθήκευσης της θερμότητας;
Ναι, θα μπορούσε να συμπεριληφθεί η αποθήκευση θερμότητας, υπό την προϋπόθεση ότι υπάρχει διαθέσιμη πηγή για την απόρριψη θερμότητας στο έδαφος.
Μπορεί η γεωθερμία να εξυπηρετήσει την θέρμανση κολυμβητικών δεξαμενών;
Ναι, η θέρμανση κολυμβητικών δεξαμενών θα μπορούσε επίσης να επιτευχθεί μέσω γεωθερμικών αντλιών θερμότητας.
Υπάρχουν γεωθερμικές αντλίες θερμότητας υψηλών θερμοκρασιών για την προσθήκη ενός γεωθερμικού συστήματος με τα κλασσικά σώματα καλοριφέρ
Ναι, υπάρχουν διαθέσιμες αντλίες θερμότητας που μπορούν να φτάσουν τους 60 βαθμούς Κελσίου για να συνδεθούν με θερμαντικά σώματα σε οικιακές εφαρμογές. Ωστόσο, πρέπει να γνωρίζει κανείς ότι τα παρόν μειώνει το συντελεστή απόδοσης της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας και είναι μια εφαρμογή η οποία δεν ενδύκνειται.
Φόρμα επικοινωνίας:
Ενδεικτικά έργα:
