Αντλίες θερμότητας Αέρος-Νερού και γεωθερμικές αντλίες

Tα τελευταία χρόνια με την ευρύτερη διάδοση της τεχνολογίας των αντλιών θερμότητας, κυρίως λόγω της αύξησης της τιμής του πετρελαίου, έχουν γραφθεί πολλά για το τι είναι αντλία θερμότητάς, ποιος είναι ο τρόπο λειτουργίας τους και ποια τα πλεονεκτήματα που προσφέρουν. Αυτό που σίγουρα πάντως είναι αδιαμφισβήτητο, είναι ότι αυτή τη στιγμή αποτελούν την πιο σύγχρονη και εξελιγμένη διαθέσιμη τεχνολογία για την θέρμανση αλλά παράλληλα και ψύξη ενός κτιρίου. Και αυτό γιατί το βασικότερο χαρακτηριστικό τους είναι ο υψηλός βαθμός απόδοσης (ο λόγος της ενέργειας που παράγεται προς την ενέργεια που καταναλώνεται για την παραγωγή του έργου) που μπορεί να φτάσει ακόμα και το 5, αναλόγως τον τύπο της αντλία θερμότητας (αερόψυκτη ή γεωθερμική) αλλά και το είδος της εφαρμογής.
Οι αντλίες θερμότητας είναι συστήματα τα οποία έχουν την ικανότητα να «απορροφούν» την θερμότητα από το περιβάλλον, με την βοήθεια ενός ψυκτικού ρευστού που έχει την δυνατότητα να εξατμίζεται σε χαμηλές θερμοκρασίες, και μέσω του ψυκτικού κύκλου να την αποδίδουν στον εσωτερικό χώρο. Το ακριβώς αντίστροφο φυσικά γίνεται κατά την λειτουργία της ψύξης. Το μέσο που χρησιμοποιείται για την απόδοση της θερμότητας στο κτίριο είναι το νερό, οπότε ο συνδυασμός της αντλία θερμότητας με όλα τα συστήματα νερού είναι εφικτός (ενδοδαπέδια θέρμανση και θέρμανση τοίχου-οροφής, fan coils, θερμαντικά σώματα, convectors, κ.α.). Οι κύριες κατηγορίες διαχωρισμού των αντλιών θερμότητας είναι δύο:
οι αερόψυκτες και
οι υδρόψυκτες ή πιο διαδεδομένες ως γεωθερμικές.
Οι μεν αερόψυκτες για να παράξουν έργο εναλλάσσουν ενέργεια με τον αέρα του περιβάλλοντος ενώ οι δε γεωθερμικές με το υπέδαφος μέσω ενός δευτερεύοντος κυκλώματος όπου το μέσο είναι νερό (εξού και ο όρος υδρόψυκτες).
Το σημαντικότερο χαρακτηριστικό όλων των αντλιών θερμότητας, το οποίο πρέπει να λαμβάνεται πάντα υπόψιν κατά την φάση μελέτης-σχεδιασμού ενός συστήματος, είναι ότι ο βαθμός απόδοσης τους είναι άρρηκτα συνδεδεμένος με την θερμοκρασία του περιβάλλοντος από το οποίο αντλούν θερμότητα. Έτσι, όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του περιβάλλοντος τόσο υψηλότερος είναι και ο βαθμός απόδοσης που επιτυγχάνεται, και αντίστροφα. Για τις αερόψυκτες αντλίες αυτό σημαίνει ότι πρέπει να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη οι κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής όπου απευθύνεται η εφαρμογή, έτσι ώστε να αποφασιστεί εάν θα αποτελέσουν την αποκλειστική πηγή παραγωγής θερμότητας ή θα συνδυαστούν με κάποια βοηθητική πηγή ενέργειας (λέβητας, βοηθητικές αντιστάσεις κτλ.), και το σύστημα να δουλέψει με το υψηλότερο δυνατό ενεργειακό όφελος. Για τις γεωθερμικές αντλίες τα πράγματα διαφοροποιούνται, δεδομένου ότι οι θερμοκρασίες του υπεδάφους, με το οποίο εναλλάσσουν θερμότητα, από τα πρώτα δύο μέτρα διατηρούνται σχεδόν σταθερές καθ’ όλη την διάρκεια του έτους. Εκμεταλλεύονται έτσι το συσσωρευμένο ενεργειακό φορτίο, λόγω της συνεχούς ηλιακής ακτινοβολίας, που συναντάται στα πρώτα στρώματα των γεωλογικών σχηματισμών καθώς και στους υπόγειους ή επιφανειακούς υδροφόρους ορίζοντές, επιτυγχάνοντας υψηλότερους εποχιακούς βαθμούς απόδοσης.
Αντιστρόφως ανάλογη είναι η σχέση του βαθμού απόδοσης των αντλιών με τις θερμ κρασίες προσαγωγής προς το δίκτυο διανομής. Όσο υψηλότερη είναι η επιθυμητή θερμοκρασία τόσο μειώνεται ο βαθμός απόδοσης. Αυτός είναι και ο μοναδικός λόγος για τον οποίο συνιστάται ο συνδυασμός των αντλιών θερμότητας με συστήματα χαμηλών θερμοκρασιών, όπως είναι η θέρμανση επιφανειών δάπεδο-τοίχος-οροφή και τα fancoils. Βεβαίως, και η χρήση θερμαντικών σωμάτων δεν είναι απαγορευτική, εφόσον διαστασιολογηθούν για λειτουργία σε χαμηλές θερμοκρασίες νερού. Φυσικά και στην τεχνολογία των αντλιών θερμότητας, η λογική της προοδευτικής λειτουργίας με την χρήση αυτοματισμού αντιστάθμισης κρίνεται απαραίτητη εφόσον επιθυμούμε να έχουμε τα μέγιστα δυνατά ενεργειακά οφέλη.
Βάσει της οδηγίας Ecodesign και της Ενεργειακής Σήμανσης, η ανώτερη κλίμακα στην οποία μπορούν να καταταχθούν οι αντλίες θερμότητας, χωρίς την χρήση κάποιου αυτοματισμού, είναι Α++.