- Εισαγωγή
Στη σύγχρονη κοινωνία, για τη θέρμανση και τον φωτισμό των κτιρίων, τη λειτουργία των παραγωγικών εγκαταστάσεων και τη λειτουργία των μεταφορών, βασιζόμαστε στην αξιόπιστη και σταθερή παροχή ενέργειας. Οι συνεχώς αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες μας καλύπτονται κατά κύριο λόγο από την καύση των ορυκτών καυσίμων, τα οποία αποτελούν τη μεγαλύτερη αιτία διαμόρφωσης συνθηκών που οδηγούν στην παγκόσμια υπερθέρμανση και την κλιματική αλλαγή.
Η επιβράδυνση ή και αναστολή του φαινομένου αυτού, επιβάλλει τη μεγιστοποίηση της συμμετοχής των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ΑΠΕ ) στο ενεργειακό μίγμα της κάθε χώρας και του πλανήτη συνολικά. Η επίτευξη του στόχου αυτού μπορεί να επιτευχθεί με τη διαμόρφωση και εφαρμογή κατάλληλων πολιτικών, αλλά και με τη συμπεριφορά και την ενεργό συμμετοχή όλων των πολιτών.
Στον κτιριακό τομέα οι εφαρμοζόμενες πολιτικές αποσκοπούν στην μεγιστοποίηση της ενεργειακής αποδοτικότητας της παρεχόμενης ενέργειας (με την ελαχιστοποίηση των ενεργειακών απωλειών) και τη βέλτιστη αξιοποίηση των συστημάτων ΑΠΕ που μπορούν να εγκατασταθούν στα κτίρια. Ακολουθώντας μια λογική σειρά στις διατιθέμενες δυνατότητες, προτού αποφασιστεί η εγκατάσταση συστημάτων ΑΠΕ σε ένα κτήριο, πρέπει να διερευνηθεί το κατά πόσο μπορεί να βελτιωθεί η ενεργειακή αποδοτικότητά του.
- Ολοκληρωμένα συστήματα ΑΠΕ
Ολοκληρωμένα συστήματα είναι ο συνδυασμός τεχνολογιών που αυξάνει η μία την άλλη, με στόχο τη μεγιστοποίηση της απόδοσης του συστήματος και της εξοικονόμησης ενέργειας, η οποία δεν θα μπορούσε να επιτευχθεί με μεμονωμένα συστήματα. Για παράδειγμα, ένα θερμικό ηλιακό σύστημα μπορεί να συνδυαστεί με μια γεωθερμική αντλία θερμότητας, αυξάνοντας την απόδοση της αντλίας και η θερμότητα διανέμεται από ένα δίκτυο καλοριφέρ, με το οποίο αποφεύγονται οι απώλειες που συνδέονται με τα φαν κόιλς.
- Γεωθερμικές Εγκαταστάσεις Θέρμανσης & Ψύξης Χώρων
Το υπέδαφος κάθε τόπου εμφανίζει σταθερές θερμοκρασίες καθ’ όλο το έτος, χωρίς έντονες διακυμάνσεις, ενώ παράλληλα έχει “άπειρη” θερμοχωρητικότητα. Αυτό σημαίνει πως έχουμε τη δυνατότητα να αντλήσουμε ή να απορρίψουμε πολύ μεγάλα ποσά θερμότητας στο υπέδαφος (π.χ. τα φορτία ψύξης ή θέρμανσης του κτηρίου), χωρίς αυτό να μεταβάλλει τις συνθήκες του.
Τα γεωθερμικά πεδία ανάλογα με τη θερμοκρασία του ρευστού χωρίζονται σε:
- Υψηλής Ενθαλπίας (θερμοκρασίας). Όταν η θερμοκρασία των παραγόμενων ρευστών ξεπερνά τους 150οC. Τα ρευστά αυτά αποτελούνται στις περισσότερες περιπτώσεις από μίγμα υγρού ατμού και θερμού νερού.
- Μέσης Ενθαλπίας με θερμοκρασίες ρευστών μεταξύ 150 – 90οC, και
- Χαμηλής Ενθαλπίας με θερμοκρασίες ρευστών μεταξύ 100 – 25οC
- Κανονικής (Αβαθούς) Ενθαλπίας με θερμοκρασίες ρευστών ίσες ή μικρότερες με την μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα (~25οC).
Τα Γεωθερμικά συστήματα μπορούν να καλύψουν τις Θερμικές και Ψυκτικές ανάγκες των εγκαταστάσεων Κλιματισμού κτιριακών κατασκευών καθώς και να παράγουν Θερμό Νερό Χρήσης.
Για παράδειγμα, στην Ελλάδα, η μέση ετήσια τιμή της θερμοκρασίας του υπεδάφους, σε βάθος >2m, είναι της τάξης των 16–20oC. Αντίστοιχα, η θερμοκρασία του περιβάλλοντος το θέρος μπορεί να φτάσει και τους 40–42oC, ενώ το χειμώνα τους 0–2oC.
Αυτή ακριβώς η διαφορά θερμοκρασίας, μεταξύ του εξωτερικού αέρα περιβάλλοντος και του υπεδάφους γίνεται εκμεταλλεύσιμη με τη χρήση γεωθερμικού συστήματος. Με σκοπό να ψυχθεί ή να θερμανθεί το κτήριο και να μειωθεί η εγκατεστημένη ηλεκτρική ισχύς ώστε να εξοικονομηθεί ενέργεια.
Λόγω της υψηλής θερμοχωρητικότητας του εδάφους, η θερμοκρασία μεταβάλλεται αργά σε σχέση με το χρόνο και το βάθος. Παράλληλα, λόγω της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας που παρουσιάζει το έδαφος, μπορεί να αποθηκεύσει θερμότητα όταν του αποδίδεται, για παράδειγμα με τη χρήση κατάλληλων «γεωθερμικών» αντλιών θερμότητας. Αυτή η αποθηκευτική ικανότητα του εδάφους, αποτελεί τη βάση λειτουργίας των γεωθερμικών συστημάτων ψύξης και θέρμανσης.
Η γεωθερμική ενέργεια είναι μια μορφή ενέργειας φιλική προς το περιβάλλον. Η αξιοποίηση της κανονικής γεωθερμικής ενέργειας αποτελεί μεταξύ άλλων αποδοτική εφαρμογή σε συστήματα κλιματισμού κτιρίων (θέρμανση-δροσισμός), παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, σε εφαρμογές στην γεωργία, στην ιχθυοκαλλιέργεια και σε οικονομικά ελκυστικά συστήματα αφαλάτωσης νερού.
Η εφαρμογή συστημάτων θέρμανσης – ψύξης χώρων με χρήση της θερμότητας των πετρωμάτων και του υπόγειου νερού, παρουσιάζει το μεγάλο πλεονέκτημα της χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης, σε αντίθεση με τα συμβατικά συστήματα, τα οποία είναι ιδιαίτερα ενεργοβόρα.
Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας (εδάφους) έχουν τη μεγαλύτερη εγκατεστημένη ισχύ, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 50% της ευρωπαϊκής χρήσης και χωρητικότητας. Σχεδόν όλες οι εγκαταστάσεις βρίσκονται στη Βόρεια και Κεντρική Ευρώπη. Η Σουηδία, η Ελβετία, η Γερμανία και η Αυστρία είναι οι κορυφαίες χώρες όσον αφορά την αγορά γεωθερμικών αντλιών θερμότητας στην Ευρώπη. Αυτό θα ενισχυθεί περαιτέρω από την αναμενόμενη εξέλιξη της τιμής του πετρελαίου.
Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας αντιπροσωπεύουν μια σημαντική αγορά κατασκευών νέων κτιρίων, αλλά η κύρια εργασία είναι η ανακαίνιση παλαιών κτιρίων.
