Αντλίες θερμότητας: ζεσταινόμαστε στο κρύο
Ποιοι είναι οι λόγοι που μας εμποδίζουν να χρησιμοποιήσουμε τη σπατάλη θερμότητας για τη θέρμανση των σπιτιών; Χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των αντλιών θερμότητας, οι οποίες είναι ευρέως διαδεδομένες στον κόσμο, εξετάζονται οι δυσκολίες εφαρμογής τους στις χώρες της ΚΑΚ.
Για να βεβαιωθείτε ότι υπάρχουν και λειτουργούν αποτελεσματικά οι αντλίες θερμότητας, δεν χρειάζεται να πάτε μακριά. Αρκεί να επισκεφτείτε την κουζίνα και να κοιτάξετε το ψυγείο. Θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν κυριαρχούν στο εσωτερικό και μια ζεστή σχάρα ανταλλαγής θερμότητας στο πίσω μέρος σηματοδοτεί την επιτυχή εξαγωγή θερμότητας από τα προϊόντα σας.
Οι αντλίες θερμότητας αναφέρονται συχνά ως αντίστροφα ψυγεία. Αυτή η αναλογία δεν είναι απολύτως ακριβής. Οι φυσικές αρχές λειτουργίας ενός ψυγείου και μιας αντλίας θερμότητας είναι πανομοιότυπες, διαφέρουν μόνο ως προς το σχεδιασμό και τον σκοπό: το ψυγείο εξάγει θερμότητα από έναν κλειστό όγκο, "πετώντας" στο περιβάλλον. Αντίθετα, η αντλία θερμότητας εξάγει θερμότητα χαμηλής θερμοκρασίας από το εξωτερικό, ανοιχτό περιβάλλον, δίνοντάς την τελικά στον κλειστό όγκο του δωματίου.
Οι αρχές λειτουργίας των θερμικών μηχανών είχαν τεκμηριωθεί ήδη από το πρώτο μισό του 19ου αιώνα, αλλά τα ψυγεία ήταν πιο τυχερά: η ανάγκη αποθήκευσης τροφίμων αποδείχθηκε πιο πιεστικό πρόβλημα από τη θέρμανση των σπιτιών, ειδικά επειδή δεν υπήρχαν προβλήματα με τα καύσιμα εκείνες τις μέρες για θέρμανση.
Για πρώτη φορά, το ενδιαφέρον για τις αντλίες θερμότητας προέκυψε στη μεταπολεμική Ευρώπη, όταν η καταστροφή και η έλλειψη βασικών ειδών ανάγκης ανάγκασαν την αναζήτηση μη τυποποιημένων τρόπων θέρμανσης των σπιτιών. Όμως η πιο ισχυρή ώθηση για τη βελτίωση των αντλιών θερμότητας ήταν η ενεργειακή κρίση της δεκαετίας του 1970. Η απότομη αύξηση της τιμής των ενεργειακών πόρων έχει καταστήσει οικονομικά κερδοφόρο τη χρήση φορέων θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας: νερό σε δεξαμενές, γεωθερμική θερμότητα, ζεστά λύματα από τις πόλεις.
Μέχρι εκείνη την εποχή, η βιομηχανία είχε ήδη αναπτύξει και παράγει αξιόπιστα και φιλικά προς το περιβάλλον συστήματα για διάφορες εφαρμογές: από χαμηλή ισχύ για μεμονωμένες εξοχικές κατοικίες έως ισχυρά συστήματα θέρμανσης για κτιριακά συγκροτήματα.
Στην αγορά διατίθενται πλέον αντλίες θερμότητας που λειτουργούν με μεγάλη ποικιλία μέσων (αέρας, νερό, έδαφος) με αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου και διαχείρισης αντλιών. Αλλά η πιο σύγχρονη τεχνολογία δεν θα δώσει τα επιθυμητά αποτελέσματα εάν γίνουν λάθη κατά την επιλογή της ισχύος της αντλίας θερμότητας ή κατά την εγκατάσταση του συστήματος θέρμανσης.
Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να προσανατολιστείτε σε πολλά βασικά χαρακτηριστικά που καθορίζουν την αποτελεσματική λειτουργία μιας αντλίας θερμότητας. Το πιο σημαντικό από αυτά είναι ο «συντελεστής θέρμανσης», δηλ. ο λόγος της ποσότητας της θερμικής ενέργειας που παράγεται προς την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνεται. Για τα σύγχρονα συστήματα, κυμαίνεται από 3,5 έως 4.
Και εδώ αρχίζουν οι αποχρώσεις.Ο κατασκευαστής υποδεικνύει αυτήν την τιμή για τον πιο ευνοϊκό τρόπο λειτουργίας της αντλίας θερμότητας, δηλ. για ελάχιστη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του εξωτερικού θερμαντικού μέσου και του κυκλώματος θέρμανσης. Για παράδειγμα, σε εξωτερική θερμοκρασία 10 βαθμών Κελσίου (έδαφος σε βάθος 150 μ.) και θερμοκρασία κυκλώματος θέρμανσης 40 μοιρών (θερμός όροφος), ο συντελεστής θα είναι πραγματικά περίπου 4. Αλλά ήδη στους 60 βαθμούς πέφτει στους 2, και στους 80 βαθμούς ισούται με 1. V Σε αυτή την περίπτωση είναι ευκολότερο και φθηνότερο να χρησιμοποιήσετε συμβατικούς ηλεκτρικούς θερμαντήρες ή λέβητες.
Το δεύτερο βασικό πρόβλημα είναι ο υπολογισμός του συλλέκτη (κύκλωμα εξαγωγής θερμότητας) της αντλίας θερμότητας.Ανάλογα με τη σύσταση του εδάφους, η εξαγωγή θερμότητας κυμαίνεται από 10 W / m για αμμοσωλήνες έως 35 W / m για υγρά αργιλώδη εδάφη. Αυτό συμβαίνει σε περίπτωση οριζόντιας τοποθέτησης του συλλέκτη. Για μια κατακόρυφη δεξαμενή, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τη γεωλογική σύνθεση των στρωμάτων, καθώς είναι απαραίτητο να ανοίξουμε είτε ένα βαθύ (πάνω από 100 m) πηγάδι είτε ένα σύστημα πηγαδιών βάθους δεκάδων μέτρων.
Εξ ου και το συμπέρασμα: είναι απλά αδύνατο να γίνει χωρίς τη συμμετοχή ενός εξειδικευμένου οργανισμού ή εταιρείας που θα πραγματοποιήσει μια μελέτη, θα κάνει ένα έργο και θα καθορίσει τη σύνθεση του συστήματος θέρμανσης. Ένας οριζόντιος συλλέκτης δεν απαιτεί διάτρηση, αλλά η τοποθέτηση σωλήνων μήκους εκατοντάδων μέτρων περιλαμβάνει το σκάψιμο του ίδιου αριθμού τάφρων βάθους έως και 2,5 μέτρων, έτσι η καλά συντηρημένη περιοχή σας θα μοιάζει με τοποθεσία βόμβας όταν ολοκληρωθεί η εργασία.
Η εγκατάσταση μιας κάθετης δεξαμενής θα απαιτήσει γεώτρηση σε βάθος μεγαλύτερο των 10 μέτρων και αυτό, εκτός από τις εργασίες έρευνας και σχεδιασμού, συνδέεται με την απόκτηση αδειών από διάφορους οργανισμούς.Σήμερα, το υπέδαφος της γης είναι ιδιοκτησία του κράτους και, μπροστά στους υπαλλήλους, μπορεί να γίνει πιο σοβαρό εμπόδιο από τις τιμές για τον εξοπλισμό και τις εργασίες για την εισαγωγή αντλιών θερμότητας.
Τέλος, εκτίμηση του κόστους της αντλίας θερμότητας με λειτουργία. Για μια βίλα με επιφάνεια θέρμανσης 200 m2, θα χρειαστεί μια αντλία θερμότητας με χωρητικότητα περίπου 18 kWh θερμικής ενέργειας. Οι σωλήνες συλλογής θα έχουν μήκος περίπου 400 μέτρα με αισιόδοξο ρυθμό απομάκρυνσης θερμότητας 50 W/m. Ο εξοπλισμός με τέτοια χωρητικότητα από κορυφαίες γερμανικές εταιρείες κοστίζει περίπου 6.000-7.000 ευρώ, ανάλογα με τη διαμόρφωση. Εργασίες γεώτρησης ή εκσκαφής - εντός 3000 ευρώ. Προσθέστε το έργο, τις εγκρίσεις και πάρε το άθροισμα των 10.000. Αυτό είναι ένα κριτήριο για να κρίνεις αν αξίζει τον κόπο ένας απλός κάτοικος να τοποθετήσει σήμερα μια αντλία θερμότητας και πότε θα αποδώσει.
Για οργανισμούς και επιχειρήσεις που κατασκευάζουν νέες εγκαταστάσεις, είναι πλέον δυνατή η παροχή θέρμανσης με αντλίες θερμότητας. Τέτοιες δαπάνες, στο πλαίσιο της συνεχούς αύξησης των τιμολογίων ενέργειας, μπορούν να ανακτηθούν σε 3-5 χρόνια. Αλλά για τον πληθυσμό για τον οποίο το κράτος έχει καθιερώσει προνομιακά τιμολόγια ή επιδοτούμενα κόστη ενέργειας, η χρήση αντλιών θερμότητας θα είναι ασύμφορη για μεγάλο χρονικό διάστημα.