ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ 

   Οι αντλίες θερμότητας εμφανίστηκαν ως η οικονομικότερη επιλογή για τη θέρμανση ενός σπιτιού με βάση πρόσφατη έρευνα που διενεργήθηκε από τον λειτουργό υπηρεσίας Ενέργειας & Περιβάλλοντος της ΟΕΒ Παναγιώτη Καστανιά για λογαριασμό του EnergyNews. Σύμφωνα με την έρευνα η αντλία θερμότητας παρουσιάζει εποχιακό βαθμό απόδοσης συστήματος 8 και με βάσει την τιμή της ηλεκτρικής ενέργειας το 2ο εξάμηνο του 2016 στα 0,18€/kWh το ετήσιο κόστος υπολογίστηκε στα €180.

    Τι είναι όμως η αντλίες θερμότητας και γιατί είναι τόσο πιο οικονομική επιλογή από όλες τις άλλες; Ποία είδη υπάρχουν και ποια είναι τα πλεονεκτήματά τους;

    Η αντλία θερμότητας δεν αποτελεί μια νέα τεχνολογία. Η αρχή λειτουργία της είναι ίδια με αυτή που εφαρμόζεται στα ψυγεία και τις γνωστές σε όλους μας κλιματιστικές συσκευές. Όπως μας εξηγεί ο Μιχάλης Φιλίππου, Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός, Ενεργειακός Ελεγκτής της AirWaySolutions, μέλος του ομίλου GDL Green Energy Group η φυσική ροή της θερμότητας είναι να μεταφέρεται από συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών σε συνθήκες χαμηλών θερμοκρασιών. Η αντλία θερμότητας καταφέρνει να αναστρέψει αυτή τη φυσική ροή. Έτσι στη περίπτωση μιας κατοικίας, η αντλία θερμότητας στη διάρκεια για παράδειγμα του καλοκαιριού αφαιρεί (αντλεί) θερμότητα από το εσωτερικό της κατοικίας και την αποβάλει στο περιβάλλον. Καθώς ο εσωτερικός χώρος χάνει τη θερμότητα του αρχίζει το περιβάλλον να γίνεται πιο ψυχρό. Αντίθετα, το χειμώνα αφαιρεί (αντλεί) θερμότητα από το περιβάλλον και την διοχετεύει στο εσωτερικό της κατοικίας προκειμένου να αυξήσει τη θερμότητα του εσωτερικού χώρου. Ουσιαστικά λοιπόν η αντλία θερμότητας χρησιμοποιεί το περιβάλλον για να θερμάνει ή να ψύξει έναν χώρο. Η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας απαιτείται μόνο στο στάδιο της άντλησης θερμότητας και ο χρήστης πληρώνει μόνο το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την άντληση. Το ηλεκτρικό ρεύμα δηλαδή, δεν χρησιμοποιείται ως πηγή για τη δημιουργία θέρμανσης ή ψύξης και γι’ αυτό η κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος που απαιτείται για τη λειτουργία της αντλίας θερμότητας είναι πολύ μικρή, σε σχέση με το αποτέλεσμα που παίρνουμε σε ψύξη ή θέρμανση.

   Για παράδειγμα, αν αντλήσουμε 3kWh ενέργειας από το περιβάλλον συν 1kWh ηλεκτρικής ενέργειας που θα χρειαστούμε για τη μετατροπή θα έχουμε συνολικά 4kWh ωφέλιμης θερμικής ενέργειας. Οι περισσότερες αντλίες θερμότητας θεωρούνται ανανεώσιμη πηγή ενέργειας (με βαθμό αποδοτικότητας πάνω από 3,3) καθώς αντλούν τη μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας που απαιτούν από το περιβάλλον. Από την άλλη πλευρά, τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης καίνε ορυκτά καύσιμα, όπως πετρέλαιο ή φυσικό αέριο που επιβαρύνουν σημαντικά το περιβάλλον και ο βαθμός απόδοσης τους δεν μπορεί να ξεπεράσει την μονάδα (100%).

   Οι αντλίες θερμότητας αέρος- νερού και νερού - νερού μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τύπους εσωτερικών μονάδων όπως θερμαντικά σώματα (panels), ενδοδαπέδιο δίκτυο και τερματικές μονάδες νερού (fan coils) και καλύπτουν τις ανάγκες σε παραγωγή ζεστού νερού χρήσης. Σε υπάρχουσες κατοικίες, που έχουν ήδη εγκατεστημένο λέβητα αερίου ή πετρελαίου, οι αντλίες θερμότητας μπορούν να συνδυαστούν με το υπάρχον σύστημα θέρμανσης και να καλύψουν με τον καλύτερο τρόπο τις ανάγκες θέρμανσης και παραγωγής ζεστού νερού χρήσης καθ’ όλη τη διάρκεια του χρόνου. Ο λέβητας μπορεί να χρησιμοποιείται ως ενισχυτική πηγή κατά τη διάρκεια ακραίων καιρικών συνθηκών το χειμώνα. Μπορεί εύκολα ακόμα και να αντικαταστήσουν τον λέβητα πετρελαίου ή γκαζιού. Οι αντλίες θερμότητας διαχωρίζονται ανάλογα με την πηγή που χρησιμοποιούν για να αντλήσουν ενέργεια και το μέσο που θα χρησιμοποιήσουν για να μεταφέρουν την ψύξη ή τη θέρμανση.

   Ποια είναι τα είδη των αντλιών θερμότητας; 

• Αντλίες θερμότητας αέρα - αέρα (αερόψυκτες). Ο αέρας αποτελεί την πηγή θερμότητας και χρησιμοποιείται πάλι αέρας για να διοχετευθεί η ψύξη ή η θέρμανση. Με τον τρόπο αυτόν λειτουργούν τα γνωστά σε όλους μας κλιματιστικά τοίχου
• Αντλίες θερμότητας αέρα - νερού (αερόψυκτες). Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται ο αέρας ως πηγή θερμότητας και το νερό χρησιμοποιείται ως μέσο μεταφοράς. - Αντλίες θερμότητας νερού (για γεωεναλλάκτη) - αέρα - Η θερμότητα αντλείται από το νερό και ο αέρας αποτελεί το μέσο μεταφοράς.
• Αντλίες θερμότητας νερού (για γεωεναλλάκτη) - νερού. Στην τελευταία κατηγορία η θερμότητα αντλείται από το νερό και το νερό αποτελεί το μέσο μεταφοράς της.

    Ποια τα κύρια πλεονεκτήματα των αντλιών θερμότητας;

• Δεν χρειάζεται να προπληρώνετε για τα έξοδα λειτουργίας και δεν δεσμεύετε χρήματα από τον οικογενειακό προϋπολογισμό.
• Τα τιμολόγια της ηλεκτρικής ενέργειας δεν υπόκεινται σε έντονες μεταβολές τιμών όπως αυτές των στερεών και υγρών καυσίμων. Έτσι, αποφεύγετε τις δυσάρεστες εκπλήξεις που πιθανόν να σας βγάζουν εκτός προγραμματισμού.
• Η εγκατάσταση των αντλιών θερμότητας γίνεται γρήγορα και εύκολα.
• Δεν απαιτείται δεξαμενή αποθήκευσης καυσίμου, καπνοδόχος ή εντοιχισμός επιμέρους τμημάτων και αποφεύγετε πρόσθετες εργασίες στο χώρος σας.
• Δεν απαιτείται ειδικός χώρος τοποθέτησης καθώς η εξωτερική μονάδα είναι συμπαγής και μπορεί εύκολα να τοποθετηθεί εξωτερικά ακόμα και στο μπαλκόνι σας.
• Απαλλαγή από επιπλέον υποχρεώσεις και κόστη, γιατί απλά δεν απαιτούνται σύνθετες και ακριβές διαδικασίες συντήρησης.
• Τυχόν επιχορηγήσεις ή φορολογικές ελαφρύνσεις υπολογίζονται με βάση τον εποχιακό βαθμό απόδοσης για τη συγκεκριμένη θερμοκρασιακή ζώνη του ακινήτου.
• Η χρήση της τεχνολογίας μεταβλητών στροφών (Inverter) επιτρέπει την ακόμα μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας καθώς αυξάνει βαθμιαία την ισχύ που απαιτείται για να επιτευχθεί η επιθυμητή θερμοκρασία.
• Από τη στιγμή που χρησιμοποιούν ηλεκτρικό ρεύμα από το δίκτυο, αποτελούν ιδανική πηγή θερμότητας σε οικίες και υποστατικά όπου υπάρχει εγκατεστημένο φωτοβολταϊκό σύστημα συμψηφισμού (net metering)

   Οι αντλίες θερμότητας είναι ειδικά σχεδιασμένες για να ανταποκρίνονται με τον καλύτερο τρόπο στις πολλαπλές ανάγκες της σύγχρονης κατοικίας. Είτε πρόκειται για νέα οικοδομή είτε για σπίτι με εγκατεστημένο σύστημα θέρμανσης, οι αντλίες θερμότητας παρέχουν θέρμανση, ψύξη και παραγωγή ζεστού νερού χρήσης εξασφαλίζοντας μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας. Μάλιστα, οι εκτιμήσεις αναφέρουν πως στο μέλλον λόγω ακριβώς της υψηλής τους ενεργειακή απόδοσης αλλά και της ευκολίας στην χρήση και εγκατάστασή τους, θα εξαλείψουν από την αγορά τους παραδοσιακούς λέβητες σε εφαρμογές θέρμανσης και παραγωγής ζεστού νερού χρήσης.

     ΛΕΒΗΤΕΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ ΣΥΜΠΥΚΝΩΣΗΣ

   Από τις 26 Σεπτεμβρίου 2015 έχει τεθεί επίσημα σε εφαρμογή η νέα ευρωπαϊκή οδηγία Ecodesign, σύμφωνα με την οποία όλα τα προϊόντα που σχετίζονται με την ενέργεια (ErP - Energy related Products) θα πρέπει υποχρεωτικά να φέρουν ετικέτα ενεργειακής απόδοσης και να πληρούν τις ελάχιστες απαιτήσεις τις οδηγίας όσον αφορά στην ενεργειακή απόδοση, τις εκπομπές ρύπων και άλλα κριτήρια. Οι ελάχιστες απαιτήσεις ενεργειακής απόδοσης και εκπομπών ρύπων που ορίζονται στην οδηγία ειδικά για τους λέβητες πετρελαίου και αερίου, είναι τέτοιες που οι κοινοί συμβατικοί λέβητες που γνωρίζαμε μέχρι σήμερα δεν μπορούν να επιτύχουν. Έτσι, από τις 26 Σεπτεμβρίου και μετά, στην ευρωπαϊκή ένωση επιτρέπεται η εισαγωγή και η πώληση μόνον των λεβήτων που διαθέτουν τεχνολογία συμπύκνωσης καυσαερίων, οι οποίοι καλύπτουν τις απαιτήσεις της οδηγίας.

   Πως λειτουργούν οι λέβητες συμπύκνωσης;

   Για να λειτουργήσει σωστά ένας κοινός λέβητας πετρελαίου ή αερίου, θα πρέπει η θερμοκρασία καυσαερίων στην έξοδο του να κυμαίνεται ανάμεσα στους 180~200^οC. Το πόση ακριβώς είναι αυτή η θερμοκρασία εξαρτάται από την εγκατάσταση (είδος και παλαιότητα λέβητα, κατάσταστη καπνοδόχου κ.α.) και ρυθμίζεται από τον τεχνικό καυστήρων με τη βοήθεια αναλυτή καυσαερίων. Η υψηλή αυτή θερμοκρασία συνεπάγεται μεγάλη σπατάλη ενέργειας, αφού για να ζεστάνουμε το καυσαέριο, ξοδέψαμε χρήματα, τα οποία πετάμε στο περιβάλλον μαζί με το καυσαέριο που βγαίνει από την απόληξη της καπνοδόχου μας. Η ρύθμιση της θερμοκρασίας καυσαερίων σε χαμηλότερη τιμή είναι αδύνατη στους κοινούς λέβητες, γιατί η μείωση της θερμοκρασίας των καυσαερίων, οδηγεί στην υγροποίηση τους. Τα υγροποιημένα καυσαέρια εκτός του ότι εμποδίζουν την σωστή ρύθμιση της καύσης, είναι ιδιαίτερα διαβρωτικά και επιθετικά προς τον χάλυβα, και καταστρέφουν τους κοινούς λέβητες όταν εισχωρήσουν στο εσωτερικό τους σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα. Προκειμένου λοιπον να βελτιωθεί η ενεργειακή απόδοση των λεβήτων, οι εταιρίες κατασκευής ανέπτυξαν λέβητες κατασκευασμένους από υλικά τέτοια που να αντέχουν στην διάβρωση από τα (επιθετικά προς τα μέταλλα) συμπυκνώματα των καυσαερίων. Οι λέβητες αυτοί χαρακτηρίζονται ως λέβητες συμπύκνωσης και μπορούν και εκμεταλλεύονται την ενέργεια που βρίσκεται αποθηκευμένη στα ζεστά καυσαέρια πριν τα αποβάλλουν στο περιβάλλον σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες χωρίς να κινδυνεύουν από καταστροφή. Η ιδέα είναι απλή και περιλαμβάνει την τοποθέτηση ενός εναλλάκτη θερμότητας καυσαερίων - νερού στην έξοδο του λέβητα. Τα ζεστά καυσαέρια ανταλλάσουν ενέργεια με το νερό που επιστρέφει από τα σώματα, και κρυώνουν πριν βγουν από τον λέβητα. Οι υγροποιήσεις των καυσαερίων συλλέγονται σε μια συνήθως ανοξείδωτη λεκάνη συλλογής και οδηγούνται στην αποχέτευση χωρίς να διαβρώνουν τον λέβητα. Με τον παραπάνω τρόπο είναι δυνατή η απομάστευση της ενέργειας των καυσαερίων σε τέτοιο βαθμό που το καυσαέριο να βγαίνει από τον λέβητα σε θερμοκρασίες μόλις 10^oC μεγαλύτερες από την θερμοκρασία του νερού στον λέβητα. Έτσι, όταν ο λέβητας λειτουργεί σε θερμοκρασία νερού π.χ. 50^oC, τα καυσαέρια εξέρχονται σε θερμοκρασία 60^oC (αντί για 200^oC !!!) πετυχαίνοντας με τον τρόπο αυτόν εξαιρετική οικονομία. Οι εναλλάκτες θερμότητας καυσαερίων - νερού, είναι συνήθως κατασκευασμένοι από ανοξείδωτο χάλυβα και σχεδιασμένοι με τέτοιον τρόπο ώστε το νερό επιστροφής από το δίκτυο θέρμανσης να διέρχεται σε εσωτερικές σπείρες του εναλλάκτη και να ανταλλάσει ενέργεια με τα ζεστά καυσαέρια.

   Βαθμός απόδοσης λεβήτων συμπύκνωσης

   Οι βαθμοί απόδοσης που επιτυγχάνονται με την συμπύκνωση των καυσαερίων όπως εξηγήθηκε παραπάνω, είναι μεγαλύτεροι του 100%. Αυτό δεν είναι ένα παράδοξο της επιστήμης που έρχεται σε αντίθεση με το θερμοδυναμικό αξίωμα, αλλά αποτέλεσμα του τρόπου με τον οποίο γίνονται οι μετρήσεις στους λέβητες. Μέχρι σήμερα, ο βαθμός απόδοσης των λεβήτων μετρούσε την ικανότητα του λέβητα να εκμεταλλεύεται την ενέργεια της καύσης και μόνο. Έτσι, όταν λέμε ότι ένας λέβητας επιτυγχάνει βαθμό απόδοσης 93%, εννοούμε ότι εκμεταλλεύεται την ενέργεια της καύσης σε ποσοστό 93% (παρουσιάζει απώλειες της τάξης του 7%) θεωρώντας ότι τα καυσαέρια οδεύουν προς το περιβάλλον σε θερμοκρασίες τέτοιες ώστε να μην συμπυκνώνονται. Η συμπύκνωση όμως των καυσαερίων απελευθερώνει μεγάλα ποσά ενέργειας που βρίσκονται αποθηκευμένα στο καυσαέριο. Η αποθηκευμένη αυτή ενέργεια ονομάζεται "λανθάνουσα ενέργεια" και η εκμετάλευση της προσθέτει ποσά ενέργειας τα οποία δεν υπολογίζονταν στην μέτρηση του βαθμού απόδοσης μέχρι σήμερα. Έτσι, πέραν του γεγονότος ότι οι λέβητες συμπύκνωσης επιτυγχάνουν έναν έτσι κι αλλιώς μεγαλύτερο βαθμό απόδοσης (της τάξης του 98%) από τους κοινούς λέβητες, λόγω της ποιότητας κατασκευής τους και του εξελιγμένου συστήματος ελέγχου που διαθέτουν, μας προσφέρουν επιπρόσθετα την λανθάνουσα ενέργεια των καυσαερίων, η οποία όταν προστίθεται στην ενέργεια της καύσης οδηγεί σε βαθμούς απόδοσης άνω του 100%.

   Λέβητες συμπύκνωσης και περιβάλλον.

   Τα εξελιγμένα συστήματα ελέγχου των λεβήτων συμπύκνωσης περιλαμβάνουν αισθητήρα λάμβδα (που υπολογίζει κάθε στιγμή τις συνθήκες καύσης), ανεμιστήρες αέρα μεταβλητών στροφών (που μεταβάλουν συνεχώς την ποσότητα αέρα ώστε να έχουμε κάθε στιγμή τέλεια καύση), αντλία καυσίμου μεταβλητών στροφών (που προσαρμόζει την ισχύ του λέβητα κάθε στιγμή σύμφωνα με τις ανάγκες της εγκατάστασης). Τα παραπάνω συστήματα εξασφαλίζουν ότι η καύση γίνεται κάθε στιγμή στις ιδανικές συνθήκες (μίγμα αέρα καυσίμου) και ότι τα προϊόντα της καύσης είναι μόνο το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και νερό, με τις υπόλοιπες βλαβερές ενώσεις που παράγονται κατά την καύση στους συμβατικούς λέβητες να παράγονται σε πολύ χαμηλά ποσοστά. Έτσι, οι λέβητες συμπύκνωσης είναι ιδιαίτερα φιλικοί προς το περιβάλλον. ?λλα πλεονεκτήματα των λεβήτων συμπύκνωσης. Εκτός της μεγάλης οικονομίας (της τάξης του 20% ~ 35% ανάλογα με τον λέβητα με τον οποίο συγκρίνουμε) και της φιλικότητας προς το περιβάλλον, οι λέβητες συμπύκνωσης εμφανίζουν και μια σειρά από άλλα πλεονεκτήματα:

• Παρέχουν τις καλύτερες συνθήκες άνεσης σε όλα τα συστήματα θέρμανσης (καλοριφέρ - ενδοδαπέδια κ.λ.π.) λόγω της ενσωματωμένης λειτουργίας αντιστάθμισης που διαθέτουν, χάρις στην οποία προσαρμόζουν την θερμοκρασία των θερμαντικών σωμάτων (ή των δαπέδων) ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία.
• Έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής λόγω της πολύ υψηλής ποιότητας υλικών που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή τους.
• Απαιτούν πολύ λιγότερη συντήρηση λόγω της καθαρής καύσης.
• Είναι συμπαγείς σε διαστάσεις
• Λειτουργούν εντελώς αθόρυβα
• Μπορούν να συνδεθούν σε πλαστική καπνοδόχο η οποία ανάλογα με τις ανάγκες μας μπορεί να έχει και πολύ μικρό μήκος.
• Τα συστήματα ελέγχου τους παρέχουν πολλές επιπλέον λειτουργίες όπως απομακρυσμένο έλεγχο, ενσωματωμένο προγραμματισμό κ.λ.π.

   Συμπεράσματα

   Η εφαρμογή της νομοθεσίας Ecodesign μοιραία θα οδηγήσει κάποια στιγμή στην αντικατάσταση των συμβατικών λεβήτων με λέβητες συμπύκνωσης. Ήδη, μετά την εφαρμογή της οδηγίας, για να καταταχθεί ένα κτίριο σε υψηλή ενεργειακή κλάση όσον αφορά στις ηλεκτρομηχανολογικές του εγκαταστάσεις, απαιτείται η εγκατάσταση λέβητα συμπύκνωσης εφόσον δεν χρησιμοποιηθούν άλλες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όπως οι αντλίες θερμότητας, η βιομάζα κ.λ.π. Η τεχνολογία συμπύκνωσης εφαρμόζεται τόσο στους λέβητες πετρελαίου, όσο και στους λέβητες φυσικού αερίου. Αν και η διαφορά τιμής στους λέβητες πετρελαίου και αερίου μεγάλης ισχύος είναι σημαντική και η τιμή των λεβήτων συμπύκνωσης "αλμυρή", εν τούτοις η διαφορά τιμής στους μικρούς επίτοιχους λέβητες αερίου είναι μικρότερη, και η εξοικονόμηση ενέργειας τέτοια ώστε το επιπλέον κόστος για την αγορά ενός επίτοιχου λέβητα συμπύκνωσης να αποσβένεται γρήγορα. Τέλος, αν και η αγορά θέρμανσης τα τελευταία χρόνια καταδίκασε το πετρέλαιο, αυτό φαίνεται να ανακάμπτει και η καύση πετρελαίου στην τιμή αυτήν σε έναν λέβητα συμπύκνωσης καυσαερίων, οδηγεί σε ετήσιες καταναλώσεις που δεν έχουν να ζηλέψουν τίποτε σε σχέση με άλλες ακριβότερες συσκευές όπως οι αντλίες θερμότητας. Το μέλλον λοιπόν των λεβήτων βρίσκεται στην συμπύκνωση και η τεχνολογία αυτή είναι ήδη εδώ.