Νοέμβριος 1, 2015

Αντλιες Θερμοτητας

Μεγαλύτερο όφελος-Λιγότεροι ρύποι

Σε μια εποχή όπου η αναζήτηση εναλλακτικών τρόπων ψύξης-θέρμανσης μπαίνει σε πρώτο πλάνο, με στόχο τη μείωση των εξόδων, οι αντλίες θερμότητας παρουσιάζονται ως μια αρκετά συμφέρουσα λύση.

Η μεγάλη αύξηση της τιμής του πετρελαίου θέρμανσης, σε συνδυασμό με την επικείμενη αναπροσαρμογή του ειδικού φόρου κατανάλωσης από τον ερχόμενο Οκτώβρη αλλά και τη γενικότερη οικονομική κατάσταση, δημιουργούν την ανάγκη για εξεύρεση λύσεων που περιορίζουν τα κόστη μιας κατοικίας. Και αυτό γιατί τα χρηματικά ποσά που δαπανούμε για να ψύξουμε ή να θερμάνουμε την κατοικία μας αυξάνουν με γεωμετρική πρόοδο, επιβαρύνοντας σε μεγάλο βαθμό τον οικογενειακό προϋπολογισμό. Οι αντλίες θερμότητας παρουσιάζονται ως μια αρκετά ενδιαφέρουσα λύση, καθώς μπορούμε να μειώσουμε τα έξοδα μας κατά πολύ. Για αυτό άλλωστε στις περισσότερες χώρες τις Βόρειας Ευρώπης τα εν λόγω συστήματα τυγχάνουν ευρείας εφαρμογής.

Έτσι, οι αντλίες θερμότητας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ψύξη και για θέρμανση χώρων, παρουσιάζοντας πλεονεκτήματα όπως το μικρότερο κόστος λειτουργίας, σε σχέση με όλα τα γνωστά κεντρικά συστήματα θέρμανσης. Ωστόσο, έχουν μεγαλύτερο κόστος αγοράς και εγκατάστασης σε σχέση με τις υπάρχουσες τεχνολογίες που χρησιμοποιούνται. Τέλος, δε θα πρέπει να παραλείψουμε ότι, οι αντλίες θερμότητας έχουν το μικρότερο «ενεργειακό αποτύπωμα», όσον αφορά στη μόλυνση του περιβάλλοντος και την παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα (CO2), κάτι που εξαρτάται από τον τρόπο παραγωγής της ηλεκτρικής ενέργειας.

 

Τι είναι οι αντλίες θερμότητας (ΑΘ)

Οι αντλίες θερμότητας είναι υψηλής απόδοσης συσκευές θέρμανσης-ψύξης για οικιακή χρήση, ενώ χρησιμοποιούνται και σε άλλους τύπους κτιρίων. Η ονομασία-κατηγοριοποίηση τους διαφοροποιείται ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας τους, λαμβάνοντας υπόψη δύο βασικές παραμέτρους.

Η πρώτη παράμετρος χαρακτηρίζει το μέσο που χρησιμοποιείται για την άντληση της θερμότητας από το περιβάλλον (ή αποδίδεται το καλοκαίρι το «ψύχος») και συνήθως είναι ο εξωτερικός αέρας. Σε μεγαλύτερες εγκαταστάσεις, η θερμότητα μπορεί να αντλείται είτε από το έδαφος, το οποίο έχει σταθερή σχεδόν θερμοκρασία από 12 έως 15ο C και η αντλία θερμότητας χαρακτηρίζεται ως γεωθερμική κλειστού κυκλώματος οριζόντιας ή κατακόρυφης διάστρωσης σωληνώσεων, είτε από το νερό του υπεδάφους (θερμό ή κρύο), της θάλασσας ή λίμνης, (η αντλία θερμότητας χαρακτηρίζεται ανοιχτού κυκλώματος). Στις περιπτώσεις αυτές, το μέσο μεταφοράς της θερμότητας είναι το νερό (με την πρόσμειξη κατάλληλων αντιψυκτικών).

Η δεύτερη παράμετρος χαρακτηρίζει το μέσο που χρησιμοποιείται για την απόδοση της θερμότητας στο κτίριο και μπορεί να είναι ο αέρας (με ή χωρίς κύκλωμα αεραγωγών), ή το νερό σε κυκλώματα ενδοδαπέδιας θέρμανσης, fan coil, καλοριφέρ, boiler, κ.ά. Ενδεικτικά, τα κλιματιστικά τύπου split αποτελούν αντλία θερμότητας αέρα/αέρα.

Συνήθως, οι αντλίες θερμότητας αποτελούνται από δύο μέρη που συνδέονται με σωληνώσεις. Την εξωτερική που αντλεί τη θερμότητα από το περιβάλλον και την εσωτερική μονάδα που την προσδίδει.

Στα όσα ακολουθούν, αναλύουμε τον τρόπο λειτουργίας των αντλιών θερμότητας «αέρα-αέρα», καθώς είναι πιο προσιτές στην εγκατάστασή τους, έχοντας τη μεγαλύτερη απήχηση στο κοινό.

 

Από τι αποτελείται και πως λειτουργεί ένα σύστημα με αντλία θερμότητας

Μια αντλία θερμότητας «αέρα-αέρα», στις οποίες αναφερόμαστε, αποτελείται από τον εξωτερικό και εσωτερικό εναλλάκτη, τον συμπιεστή και τη βαλβίδα εκτόνωσης. Έτσι, στην περίπτωση που προτίθεται κάποιος να εγκαταστήσει ένα τέτοιο σύστημα, καλεί την εταιρεία της επιλογής του, ώστε να κάνει την ανάλογη μελέτη. Κατά τη διάρκεια της μελέτης, επιλέγονται η ισχύς και ο τύπος του συστήματος ώστε να είναι αποδοτικό, ενώ γίνεται η ανάλογη χωροθέτηση των επιμέρους μερών. Κατά τη διάρκεια λειτουργίας του συστήματος, ο συμπιεστής της αντλίας θερμότητας, που λειτουργεί με ηλεκτρική ενέργεια, συμπιέζει το αέριο ψυκτικό μέσο (το γνωστό freon), αυξάνοντας έτσι τη θερμοκρασία και την πίεσή του. Η θερμότητα του ψυκτικού μέσου, αποδίδεται μέσω ενός εναλλάκτη (συμπυκνωτή) είτε στο κλειστό κύκλωμα του νερού θέρμανσης, είτε στον εσωτερικό αέρα του κτιρίου, ανάλογα με τον τύπο της αντλίας θερμότητας.

Στην έξοδο του συμπυκνωτή, το ψυκτικό μέσο έχει υγροποιηθεί. Με τη χρήση μιας βαλβίδας εκτόνωσης το ψυκτικό μέσο εκτονώνεται (μειώνεται απότομα η πίεσή του) με αποτέλεσμα να ψύχεται. Με τη χρήση ενός δεύτερου εναλλάκτη, το ψυκτικό υγρό, μέσω της εξάτμισης, απορροφά θερμότητα από το εξωτερικό περιβάλλον. Στη συνέχεια ο συμπιεστής αναρροφά το αέριο, πλέον, ψυκτικό μέσο, ολοκληρώνοντας έτσι τον ψυκτικό κύκλο. Το καλοκαίρι αντιστρέφεται η διαδικασία αυτή ψύχοντας το εσωτερικό του κτιρίου και αποδίδοντας την θερμότητα στο περιβάλλον.

 

Πόσο κοστίζει μια αντλία θερμότητας;

Για μια μονοκατοικία 150 τ.μ. η τοποθέτηση αντλία θερμότητας αέρα/ νερού, έχει μέσο κόστος εγκατάστασης από 7.000 έως 12.000 ευρώ. Για τη εγκατάσταση αντλίας θερμότητας νερού/νερού ίδιας απόδοσης, το κόστος είναι από 8.000 έως 15.000 ευρώ, με επιπλέον το κόστος εγκατάστασης του γεοεναλλάκτη, δηλαδή το δίκτυο των σωληνώσεων από όπου θα αντλείται η θερμότητα του εδάφους.

Στην περίπτωση αυτή, ο βαθμός απόδοσης της αντλίας θερμότητας αυξάνεται κατά μια τουλάχιστον μονάδα. Η ποιότητα των επιμέρους εξαρτημάτων, τα παρελκόμενα και οι αυτοματισμοί ελέγχου της αντλίας θερμότητας, μεταβάλλουν τη τιμή αλλά και το κόστος λειτουργίας της. Η αγορά έχει μεγάλη ποικιλία αντλιών θερμότητας, με δεδομένο πως κατασκευάζονται από, σχεδόν, κάθε επώνυμη εταιρεία κλιματιστικών.

 

Μείωση του κόστους κατά το ήμισυ

Το θέμα του κόστους λειτουργίας της αντλίας θερμότητας είναι επίκαιρο λόγω των συνεχών (αυξητικών) μεταβολών των τιμών του πετρελαίου και του φυσικού αερίου, καθώς και της τιμής της ηλεκτρικής ενέργειας (KWh).

Ο ακριβής υπολογισμός του κόστους λειτουργίας μιας τυπικής αντλίας θερμότητας αέρα/νερού είναι δύσκολος. Έτσι, με τις φετινές τιμές, αν το μέσο κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας για μια κατοικία είναι 0,14 ευρώ/ KWh, (λόγω νυχτερινού και διαβαθμισμένης κλίμακας χρεώσεων) και ο μέσος βαθμός απόδοσης της αντλίας θερμότητας είναι 3, τότε το κόστος της παραγόμενης ενέργειας θέρμανσης της αντλίας θερμότητας είναι 0,14/3=0,046 ευρώ/KWh. Αντίστοιχα το κόστος θέρμανσης με πετρέλαιο μπορεί να υπολογιστεί ως εξής: Η ενέργεια που παράγει η καύση ενός λίτρου πετρελαίου σε ένα τυπικό λέβητα είναι περίπου 10,8 KWh/lit και κοστίζει (μέση τιμή) 1 ευρώ/λίτρο. Το κόστος της παραγόμενης ενέργειας θέρμανσης του λέβητα είναι 1/10,8= 0,092 ευρώ/KWh. Αν μια κατοικία καταναλώνει ετησίως περίπου 2.000 λίτρα πετρέλαιο θέρμανσης και πληρώνει περίπου 2.000 ευρώ/έτος, με χρήση αντλίας θερμότητας θα πληρώνει 1.000 ευρώ/έτος ηλεκτρικό ρεύμα.

Με βάση τα παραπάνω, η εγκατάσταση αντλίας θερμότητας σε υπάρχοντα κτίρια είναι ένα οικονομικό και λιγότερο τεχνικό θέμα που θα απασχολήσει στο άμεσο μέλλον τους περισσότερους ιδιοκτήτες κατοικιών. Η βέλτιστη λύση είναι ένα μεικτό σύστημα συσκευών παραγωγής θερμότητας, (υπάρχων λέβητας, αντλία θερμότητας και ηλιακοί συλλέκτες) όπου ανάλογα με τις ανάγκες και τις εξωτερικές συνθήκες, θα επιλέγεται από ένα αυτοματισμό ελέγχου, η βέλτιστη μονάδα παραγωγής και αποθήκευσης της θερμικής ενέργειας.