Η αντλία θερμότητας σε περίπτωση κατοικίας, αντλεί θερμότητα από τον ψυχρό εξωτερικό αέρα και την αποδίδει στον εσωτερικό χώρο χρήσης.
Λύσεις για όλους
Διαβάστηκε από 23120 αναγνώστες -
Οι αντλίες θερμότητας αποτελούν λύση για το παρόν και το μέλλον, ενώ υπάρχουν πολλαπλά οφέλη και «σημεία-κλειδιά» στη χρήση τους, που θα πρέπει να γνωρίζουμε και να αξιοποιούμε.
Η ευρωπαϊκή οδηγία 28/2009 για την προώθηση των Α.Π.Ε., καθορίζει σαν στόχο για την χώρα μας μεταξύ άλλων, το 20% της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας για θέρμανση και ψύξη να παράγεται από ΑΠΕ, γεγονός που απαιτεί επενδύσεις σε τεχνολογίες που αξιοποιούν τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, όπως οι αντλίες θερμότητας, καθώς και να μειώσουμε δραστικά την ανάγκη της ενέργειας για θέρμανση και ψύξη, κυρίως με την εφαρμογή προδιαγραφών παθητικών κτιρίων και νέων τεχνολογιών.
Ως εκ τούτου, η λύση της αντλίας θερμότητας έρχεται επιτακτικά στο προσκήνιο, ώστε να αξιοποιηθούν τα σημαντικά πλεονεκτήματά της, τόσο για το ιδιωτικό, όσο και για το δημόσιο συμφέρον.
Η λειτουργία των αντλιών θερμότητας
Η αντλία θερμότητας είναι μια συσκευή, η οποία έχει την ικανότητα να εκμεταλλεύεται την ενέργεια (θερμότητα) που υπάρχει στον εξωτερικό αέρα καθόλη την διάρκεια του έτους και να την μεταφέρει σε έναν αποδέκτη υψηλότερης θερμοκρασίας.
Σε περίπτωση κατοικίας, αντλεί θερμότητα από τον ψυχρό εξωτερικό αέρα και την αποδίδει στον εσωτερικό χώρο χρήσης, προσφέροντας θέρμανση είτε σε αντίστροφη λειτουργία, αποβάλλει την θερμότητα της κατοικίας στο εξωτερικό περιβάλλον προσφέροντας δροσισμό. Επιπλέον μέσο μιας τρίοδης εγκατεστημένης βάνας, είναι εφικτή παράλληλα με την λειτουργία της, η παροχή ζεστών νερών χρήσης.
Η αντλία θερμότητας νερού, αποτελείται από δύο διακεκριμένα τμήματα:
1. Το πρωτεύον κύκλωμα του ψυκτικού κύκλου, στον οποίο το εργαζόμενο μέσο είναι συνήθως κάποιο ψυκτικό υγρό (π.χ. R407a, R134).
2. Το δευτερεύον κύκλωμα, με εργαζόμενο μέσο το νερό, το οποίο θερμαίνεται το χειμώνα και ψύχεται το καλοκαίρι, μέσω ενός εναλλάκτη ψυκτικού υγρού – νερού.
Το ψυκτικό μέσο, διερχόμενο από τον εξατμιστή (evaporator), είναι πιο κρύο από την Ανανεώσιμη πηγή ενέργειας (ο εξωτερικός αέρας). Αυτό προκαλεί την μεταφορά της θερμότητας ως γνωστόν, από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα, δηλαδή στην περίπτωσή μας, από τον αέρα προς το ψυκτικό μέσο το οποίο και εξατμίζεται. Το αέριας μορφής πια μέσο σε χαμηλή πίεση, οδεύει προς τον συμπιεστή (compressor) και φτάνει σε υψηλή θερμοκρασία και πίεση. Το υψηλής θερμοκρασίας αέριο μέσο, εισέρχεται στον συμπυκνωτή (condenser) αποδίδοντας την ενέργειά του (θερμότητα) καθώς συμπιέζεται. Το ψυκτικό υγρό πλέον, περνάει από την εκτονωτική βαλβίδα (expansion valve), εκτονώνει την πίεση και ο κύκλος ξεκινάει από την αρχή (εικόνα 1).
Η πλευρά του δευτερεύοντος κυκλώματος, συνδέεται με τα δίκτυα διανομής νερού του διαμερίσματος προκειμένου να τροφοδοτήσει με νερό τις τερματικές μονάδες του χώρου, είτε αυτές είναι για θέρμανση και ψύξη (π.χ. Fan Coil Units) είτε μόνο για θέρμανση (π.χ. θερμαντικά σώματα), όπως ακριβώς υφίστανται σε κατοικίες που έχουν ήδη θέρμανση με άλλα συμβατικά μέσα (π.χ. λέβητας καυστήρας), χωρίς δηλαδή να αλλάζει υποχρεωτικά το υφιστάμενο σύστημα σωλήνων νερού.
Οι κατηγορίες των Αντλιών Θερμότητας
Οι βασικές διακρίσεις των αντλιών θερμότητας είναι βάση του τύπου τους σε διαιρούμενες, είτε τύπου monoblock και βάση της θερμότητας που μπορούν να αποδόσουν σε χαμηλών θερμοκρασιών (έως 600C περίπου) και σε υψηλών θερμοκρασιών (έως 850C περίπου).
- Διαιρούμενου τύπου (split unit) και monoblock
Η διαφορά έγκειται κυρίως στην ευκολία εγκατάστασης και στην απαίτηση χώρου όπου η τύπου monoblock μας δίνει την δυνατότητα να τροφοδοτήσουμε κατ ευθείαν την εγκατάσταση με νερό χωρίς την κατασκευή δικτύου ψυκτικού μέσου παρά μόνο με υδραυλική εργασία, σε αντίθεση με την διαιρούμενου τύπου (απαιτείται και ψυκτική εγκατάσταση), καθώς όλες οι απαραίτητες διατάξεις (ψυκτικό μέσο, εναλλάκτης και υδραυλικό μέρος) βρίσκονται εντός μιας συσκευής όπως φαίνεται στην εικόνα 1.
Στην περίπτωση αυτή συνδέεται η μονάδα με δίκτυο σωληνώσεων νερού απ ευθείας στο συλλέκτη της υφιστάμενης εγκατάστασης θέρμανσης. Η συσκευή «μοιάζει» με την εξωτερική μονάδα ενός τυπικού κλιματιστικού με την διαφορά ότι έχει μεγαλύτερες διαστάσεις (περίπου 1.4x1.4x0,4 (μ.) (ύψος - πλάτος - βάθος).
Οι διαστάσεις εξαρτώνται από την τεχνολογία της αντλίας θερμότητας και φυσικά είναι ανάλογες με τον παράγοντα ισχύς. Στην περίπτωση της διαιρούμενης μονάδας, υπάρχουν δύο συσκευές η μια εκ των οποίων είναι η εξωτερική (μικρότερων διαστάσεων από την monoblock, περίπου 1.3x0.9 x0.3 (μ.) -ύψος-πλάτος-βάθος) και η άλλη, είναι μια συσκευή που περιέχει όλες τις απαραίτητες διατάξεις που απαιτούνται ώστε να τροφοδοτήσουμε με νερό το υφιστάμενο δίκτυο θέρμανσης. Περιλαμβάνει τον εναλλάκτη του ψυκτικού μέσου – νερού, το υδραυλικό μέρος με τις απαραίτητες διατάξεις, δοχείο ζεστού νερού χρήσης και τον αυτοματισμό. Εξυπηρετεί σε περίπτωση που οι παροχές θέρμανσης (είτε ψύξης) είναι μακριά από τον χώρο τοποθέτησης της εξωτερικής μονάδας και οι εγκαταστάσεις μας, απαιτούν την υποστήριξη επιπλέον διατάξεων (π.χ. δοχείο αδρανείας).
Σε υφιστάμενες προς ανακαίνιση κατοικίες, ο χώρος τοποθέτησης της εσωτερικής μονάδας, συνήθως προτείνεται να είναι ο χώρος που ήδη βρίσκεται το υφιστάμενο σύστημα θέρμανσης (π.χ. λέβητας καυστήρας) το οποίο τις περισσότερες φορές αντικαθίσταται πλήρως «αδειάζοντας» το λεβητοστάσιο (καταργείται και η δεξαμενή καυσίμων).
- Χαμηλών και υψηλών θερμοκρασιών
Η επιλογή του κατάλληλου τύπου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από το υφιστάμενο σύστημα θέρμανσης. Σε περίπτωση για παράδειγμα ενδοδαπέδιας θέρμανσης είτε θέρμανση με Fan Coil Units, τότε θα επιλέξουμε αντλία θερμότητας χαμηλών θερμοκρασιών μιας και αυτά τα συστήματα καλύπτονται με θερμοκρασίες νερού έως τους 550C περίπου.
Στην περίπτωση που έχουμε εγκατεστημένα θερμαντικά σώματα (καλοριφέρ) τότε προτείνεται συνήθως η εγκατάσταση αντλίας θερμότητας υψηλών θερμοκρασιών αφού τα σώματα αυτά διαστασιολογούνται για θερμοκρασία λειτουργίας νερού 900C έως 700C. Έχει παρατηρηθεί βέβαια, σε περίπτωση υφιστάμενης εγκατάστασης με υπερδιαστασιολογημένα θερμαντικά σώματα, (κατόπιν μελέτης), να είναι εφικτή η απόδοση συνθηκών άνεσης ακόμα και με την εγκατάσταση αντλίας θερμότητας χαμηλών θερμοκρασιών.
Τα πλεονεκτήματα της χρήσης Α/Θ
Τα κύρια πλεονεκτήματα της χρήσης αντλιών θερμότητας νερού είναι τα εξής:
1. Είναι σχετικά αθόρυβες. Η ένταση του ήχου είναι ανάλογη με την θερμοκρασιακή διαφορά του απαιτούμενου προς θέρμανση ή ψύξη χώρου και την θερμοκρασία περιβάλλοντος. Η ένταση συνήθως περιορίζεται κάτω από 65db σε απόσταση 10 μέτρων.
2. Έχουν πολύ χαμηλό κόστος λειτουργίας σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης και ανάλογα με τις απαιτήσεις (χαμηλών είτε υψηλών θερμοκρασιών).
3. Έχουν πολύ μεγάλο βαθμό απόδοσης σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα καύσης (π.χ. λέβητας καυστήρας πετρελαίου). Ο βαθμός απόδοσης εξαρτάται από τις εξωτερικές συνθήκες και τις απαιτήσεις θέρμανσης καθώς από τον τύπο (χαμηλών είτε υψηλών θερμοκρασιών).
4. Απλή και καθαρή εγκατάσταση.
Πολύ χαμηλότερες εκπομπές CO2, εξαρτώμενες κυρίως από την προέλευση της πρωτογενής ενέργειας (ηλεκτρική).
Η ανακαίνιση της θέρμανσης σε μια κατοικία
Τα 3 χρήσιμα βήματα και η σύγκριση κόστους:
Μεγάλη εφαρμογή πλέον παρατηρείται στην αντικατάσταση των συμβατικών συστημάτων θέρμανσης κατοικιών από τις αντλίες θερμότητας νερού.
Ουσιαστικά το δίκτυο διανομής νερού στις τερματικές μονάδες παραμένει το ίδιο και αλλάζει μόνο το σύστημα παραγωγής ενέργειας. Για παράδειγμα σε ένα διαμέρισμα στο οποίο η λειτουργία της θέρμανσης εξυπηρετείται από λέβητα καυστήρα πετρελαίου, απαιτείται κατόπιν μελέτης, η αντικατάσταση του υφιστάμενου συστήματος με μια αντλία θερμότητας. Γενικότερα, καλό θα είναι να ακολουθηθούν τα παρακάτω βήματα:
1ο βήμα
Αφού απευθυνθούμε σε κάποιον -καταρτισμένο με συστήματα ενέργειας- μηχανικό, θα πρέπει να επιλέξουμε την απαραίτητη ισχύ της μονάδας που να εξυπηρετεί τις ανάγκες θέρμανσης είτε ψύξης καθώς και ζεστών νερών χρήσης.
Η ισχύς της επιλεγόμενης μονάδας, βάση των τεχνικών της χαρακτηριστικών, θα μας παραπέμψει με την σειρά της στην κατάλληλη ηλεκτρική ισχύ που πρέπει να τροφοδοτήσει την Α/Θ για την ορθή λειτουργία της και συγχρόνως με την καταγραφή των απαιτήσεων της οικίας (π.χ. απαιτήσεις ηλεκτρικών συσκευών), θα συμπεράνουμε την ενδεχόμενη επαύξηση του μονοφασικού είτε την αντικατάσταση μονοφασικής παροχής με νέα τριφασική.
Έτσι μπορεί να απαιτηθεί διαδικασία στον πάροχο ρεύματος (ΔΕΔΔΗΕ) με ότι οικονομικό αντίκτυπο φέρει η απαιτούμενη αλλαγή.
2ο βήμα
Κατόπιν επιλέγουμε το κατάλληλο εξωτερικό σημείο τοποθέτησης της εξωτερικής μονάδας τηρώντας τις απαραίτητες προδιαγραφές για την ορθή λειτουργία του (για παράδειγμα, να τηρείται επαρκής χώρος εμπρόσθια της μονάδος για την απρόσκοπτη και ορθή λειτουργία του ανεμιστήρα και την διατήρηση της υψηλής απόδοσης). Ένα ζεύγος δικτύων με ψυκτικό μέσο, οδεύει από την εξωτερική μονάδα στην εσωτερική (στην περίπτωση διαιρούμενου τύπου).
Σε εσωτερικό συνήθως χώρο, είτε κατάλληλα προστατευμένο, τα δίκτυα καταλήγουν σε εναλλάκτη ψυκτικού μέσου – νερού. Κατόπιν, ζεύγος δικτύων νερού οδεύουν προς ένα δοχείο αδρανείας κατάλληλα διαστασιολογημένο και με την βοήθεια κυκλοφορητή προς τις τερματικές μονάδες θέρμανσης είτε ψύξης.
Στην περίπτωση δε που έχουμε αντλία θερμότητας νερού τύπου monoblock, τότε από την εξωτερική μονάδα, παίρνουμε κατ ευθείαν το δίκτυο του νερού και το οδεύουμε προς τις τερματικές μονάδες μέσου κατάλληλα διαστασιολογημένου δοχείου αδρανείας (κατόπιν μελέτης και εφόσον απαιτείται).
3ο βήμα
Θα πρέπει να δείξουμε προσοχή στην τεχνολογία που διαθέτει η αντλία θερμότητας που επιλέγουμε.
Η πληθώρα των αντλιών που σήμερα διατίθενται στην αγορά προκαλεί μερικές φορές σύγχυση και δυσκολεύει τον χρήστη στην σωστή επιλογή.
Ο βαθμός απόδοσης των αντλιών θερμότητας μειώνεται σημαντικά, όταν οι εξωτερικές συνθήκες περιβάλλοντος βρίσκονται μεταξύ 70C και 00C. Στο θερμοκρασιακή αυτή περιοχή ο βαθμός απόδοσης πέφτει έως και στο 1,2 από 4,2 είτε ακόμα και 5, με αποτέλεσμα στις συνθήκες αυτές η λειτουργία των αντλιών θερμότητας να μην είναι όσο οικονομική όσο νομίζουμε.
Κάτω από τους 00C ωστόσο, λόγο του σημείου δρόσου του αέρα, ο βαθμός απόδοσης γίνεται πάλι υψηλός.
Δυστυχώς όμως αυτές οι θερμοκρασιακές συνθήκες (70C – 00C) είναι αρκετά συνήθεις για τον χειμώνα στην Ελλάδα και κυρίως από την κεντρική Ελλάδα και Νοτιότερα αυτής.
Το συμπέρασμα είναι ότι κυρίως σε αυτές τις περιπτώσεις θα πρέπει να επιλέξουμε με προσοχή την τεχνολογία στην οποία θα επενδύσουμε καθώς το κόστος κτήσης θα είναι μεν διαφορετικό (συνήθως μεγαλύτερο) αλλά εμφανίζεται μόνο μια φορά, το δε κόστος λειτουργίας θα μας ακολουθεί για τα επόμενα τουλάχιστον 35 έτη λειτουργίας της εγκατάστασης θέρμανσης. Οι τεχνολογίες τις αγοράς για την αποφυγή του φαινομένου της πτώσης της απόδοσης ποικίλουν ανάλογα με τον κατασκευαστή. Οι Α/Θ πλέον είτε με την χρήση κατάλληλης ηλεκτρικής αντίστασης, είτε με εφαρμογή άλλης τεχνολογίας (χωρίς αντίσταση) συγκρατούν τον βαθμό απόδοσης σε καλύτερα επίπεδα όχι όμως μεγαλύτερα από 2,5 (κατά προσέγγιση).
Σε κάθε περίπτωση ο βαθμός απόδοσης παραμένει αρκετά υψηλότερος από τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης ψύξης (π.χ. ο λέβητας -καυστήρας πετρελαίου δεν ξεπερνάει το 0,93 ενώ μια επίτοιχη μονάδα Φυσικού αερίου τεχνολογίας συμπύκνωσης το 1,1 όταν λαμβάνει χώρα το φαινόμενο της συμπύκνωσης).
Σύγκριση κόστους - ενέργειας
Η σύγκριση του συνολικού κόστους της θερμικής ενέργειας των διαφόρων ειδών θερμικού συγκροτήματος με ένα συνήθη λέβητα πετρελαίου παρουσιάζεται στο Διάγραμμα 1 παρακάτω.
Για τη σύγκριση αυτή, έχει θεωρηθεί τιμή πετρελαίου στον καταναλωτή ίση με 1,256 ¤/lt (βλ. παραδοχές υπολογισμών). Επιπλέον έχει εκτιμηθεί ότι η τυπική κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας μιας κατοικίας (έως 120m2) είναι περίπου στις 800kWh ανά τετράμηνο (πάγιες καταναλώσεις).
Αρθρο του Δημήτρη Μαναγούδη, Mechanical Engineer και Project Manager της Icon Group
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΑΚΟΜΗ
Δομικά υλικά από τον ειδικό ή από ένα γνωστό;
Διαλέξτε την ηλεκτρική συσκευή που πραγματικά χρειάζεστε
Εύκολα roof gardens και για προστασία από την βροχή!
Μηχανικός αερισμός: Για να ανασαίνει το σπίτι!
