AiD ENGINEERING

Γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού σε κατοικίες

Η αρχή λειτουργίας των γεωθερμικών συστημάτων κλιματισμού βασίζεται στην αξιοποίηση της σταθερής θερμοκρασίας του  υπεδάφους, των υπόγειων και επιφανειακών υδάτων, με σκοπό την παραγωγή θέρμανσης και ψύξης, καθώς και την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης και θέρμανση πισίνας.
aid-engeneering-1--1Η εγκατάσταση των γεωθερμικών συστημάτων είναι εφικτή σε κάθε είδους κτίριο: κατοικία, ξενοδοχείο, κτίριο γραφείων, κολυμβητήριο, θερμοκήπιο, κ.ά. Παρουσιάζει υψηλό βαθμό απόδοσης, ενεργειακή και χρηματική εξοικονόμηση με φιλική συμπεριφορά προς το περιβάλλον. Ένα ολοκληρωμένο σύστημα γεωθερμίας αποτελείται από: το σύστημα διανομής θέρμανσης και ψύξης εντός του χώρου, το μηχανοστάσιο και το κύκλωμα που εγκαθίσταται στον εξωτερικό χώρο.
Η παροχή  θέρμανσης και ψύξης εντός μίας κατοικίας μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους ανάλογα κυρίως με τις προτιμήσεις του χρήστη. Οι δυνατές επιλογές είναι οι μονάδες εξαναγκασμένης ανακυκλοφορίας αέρα (fan coil units), η ενδοδαπέδια σωλήνωση, τα καλοριφέρ χαμηλών θερμοκρασιών, τα  κανάλια αέρα, οι console units, ή συνδυασμός των παραπάνω. Το γεωθερμικό σύστημα λειτουργεί εξίσου καλά, με όποια μονάδα και αν επιλεγεί από τον χρήστη, σχεδιασμένο στις δικές του ανάγκες και απαιτήσεις.
Οι μονάδες εξαναγκασμένης ανακυκλοφορίας αέρα (fan coil units), εγκαθίστανται στην κατοικία, όταν ο χρήστης επιθυμεί τόσο θέρμανση όσο και ψύξη της κατοικίας του. Αποτελούν ένα ολοκληρωμένο σύστημα κλιματισμού που προσαρμόζεται στις σχεδιαστικές απαιτήσεις του χώρου, καθότι διατίθενται σε μονάδες κρυφού και εμφανούς τύπου, δαπέδου ή οροφής. Η σωστή διαστασιολόγηση των fan coil units είναι καθοριστική, καθότι οδηγεί σε αθόρυβη λειτουργία. Ο χρήστης μπορεί να πραγματοποιεί ρύθμιση της θερμοκρασίας, της ταχύτητας του αέρα προσαγωγής, καθώς και της λειτουργίας On/Off των fan coil unit, ανά χώρο.
Η ενδοδαπέδια σωλήνωση είναι μια επιλογή που μπορεί να προσφέρει θέρμανση και δροσισμό του χώρου, σε συνδυασμό με αφυγραντές ή fan coil units για αφαίρεση της υγρασίας. Κατά συνέπεια προτιμάται συνήθως σε ορεινές περιοχές, όπου οι απαιτήσεις για ψύξη είναι περιορισμένες.
aid-engeneering-2-1Εμφανίζει υψηλό συντελεστή απόδοσης και χαμηλό λειτουργικό κόστος, γεγονός που οφείλεται στις χαμηλές θερμοκρασίες ανακυκλοφορίας του νερού στην σωλήνωση. Εναλλακτικά μπορεί να εγκατασταθεί σε συνδυασμό με fan coil units  για ολοκληρωμένη λειτουργία κλιματισμού.
Τα σώματα καλοριφέρ χαμηλών θερμοκρασιών μπορούν να προσφέρουν θέρμανση στο χώρο, όπως και τα συμβατικά σώματα, με τη διαφορά ότι λειτουργούν σε χαμηλότερες θερμοκρασίες ανακυκλοφορίας νερού, χωρίς όμως να επηρεάζεται η ενεργειακή απόδοσή τους. Οι απαιτήσεις ηλεκτρικής ενέργειας είναι αυξημένες, συγκριτικά με την ενδοδαπέδια θέρμανση και τα fan coil units, λόγω του χαμηλού συντελεστή απόδοσής. Παρόλα αυτά το συνολικό γεωθερμικό σύστημα παραμένει πιο οικονομικό στη λειτουργία του από ένα συμβατικό σύστημα θέρμανσης με καυστήρα-λέβητα. 
Η ψύξη και θέρμανση με κανάλια αέρα στον χώρο μιας κατοικίας παρέχει τη δυνατότητα κεντρικού ελέγχου και ρύθμισης της θερμοκρασίας του αέρα. Επιπροσθέτως, δίνεται και η δυνατότητα αυτονομίας σε κάθε χώρο με την προσθήκη διαφραγμάτων  (dampers). Τα κανάλια αέρα συνδέονται με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού-αέρα που τοποθετούνται εμφανώς, ή εντός γυψοσανίδων στη ψευδοροφή του κάθε χώρου. Η χρήση γεωθερμικών αντλιών θερμότητας με κανάλια αέρα σε κατοικίες είναι περιορισμένη, σε αντίθεση με την χρήση τους σε συνεδριακούς χώρους και χώρους εστίασης, μεγάλων κτιρίων και ξενοδοχείων.
Οι console units είναι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού-αέρα, οι οποίες τοποθετούνται σε κάθε χώρο που πρόκειται να κλιματιστεί και δύναται να είναι εμφανούς ή κρυφού τύπου. Είναι αθόρυβες με απλή λειτουργία και δεν απαιτούν χρήση καναλιών, καθότι διαθέτουν στόμια προσαρμοσμένα πάνω τους. Το βασικό πλεονέκτημα των μονάδων console είναι η δυνατότητα εφαρμογής τους σε ένα ήδη υφιστάμενο κτίριο χωρίς πλήρη μετατροπή του υδραυλικού δικτύου και προσαρμογή τους στο υφιστάμενο δίκτυο νερού. Το σύστημα λειτουργεί σωστά, ανεξάρτητα από τον αριθμό των μονάδων, και μπορεί να επιτύχει θέρμανση σε ένα χώρο και ψύξη σε κάποιον άλλον ταυτόχρονα. Αυτό το χαρακτηριστικό τους τις κάνει κατάλληλες για χρήσε σε δωμάτια ξενοδοχείων και συγκροτήματα γραφείων.
Το μηχανοστάσιο αποτελείται από μία ή περισσότερες γεωθερμικές αντλίες θερμότητας, οι οποίες είναι υπεύθυνες για όλες τις ενεργειακές μετατροπές. Η λειτουργία τους βασίζεται στην μεταφορά των ενεργειακών φορτίων από το ένα σημείο στο άλλο, της εγκατάστασης. Κατά τη χειμερινή περίοδο, είναι υπεύθυνες για την μεταφορά θέρμανσης από το έδαφος στον εσωτερικό χώρο, ενώ κατά την θερινή είναι υπεύθυνες για την απαγωγή της θέρμανσης του εσωτερικού χώρου στο έδαφος, με αποτέλεσμα ο χώρος να ψύχεται. Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας ενδέχεται να είναι νερού-νερού ή νερού-αέρα. Η επιλογή του τύπου της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας εξαρτάται από τον τρόπο θέρμανσης και ψύξης του χώρου. Όταν ο κλιματισμός της κατοικίας πραγματοποιείται με fan coil units, ενδοδαπέδια σωλήνωση ή σώματα καλοριφέρ, οι εγκατεστημένες γεωθερμικές αντλίες θερμότητας είναι νερού-νερού, ενώ στην περίπτωση κλιματισμού με κανάλια αέρα οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας είναι νερού-αέρα. Δύναται να έχουν πολλαπλούς συμπιεστές με σκοπό την προσαρμογή της ηλεκτρικής κατανάλωσης στην στιγμιαία ζήτηση. Οι console units δεν απαιτούν τη χρήση μηχανοστασίου εφόσον είναι οι ίδιες γεωθερμικές αντλίες θερμότητας νερού-αέρα, τοποθετούνται άμεσα στους χώρους που πρόκειται να κλιματιστούν και συνδέονται απευθείας με το κύκλωμα του γεωσυλλέκτη ή των υδρογεωτρήσεων.
Στον εξωτερικό χώρο της κατοικίας εγκαθίσταται ανοικτό ή κλειστό κύκλωμα το οποίο συνδέεται με τις γεωθερμικές αντλίες θερμότητας στο μηχανοστάσιο ή απευθείας με τις console units, με σκοπό την ανταλλαγή θερμότητας με το έδαφος. Το ανοικτό γεωθερμικό σύστημα αξιοποιεί την θερμοκρασία του υπόγειου υδροφόρου ορίζονται μέσω δύο γεωτρήσεων, την γεώτρηση άντλησης και εμπλουτισμού. Το νερό αντλείται και επιστρέφει στον υδροφόρο ορίζοντα από όπου προήλθε. Βασική προϋπόθεση για την εφαρμογή του ανοικτού κυκλώματος είναι η ύπαρξη πλήρους και συνεχούς υδροφορίας καθ’ όλη την διάρκεια του έτους.  Σε αντίθετη περίπτωση εγκαθίσταται κλειστό γεωθερμικό σύστημα, το οποίο αξιοποιεί την θερμοκρασία του υπεδάφους μέσω διαλύματος νερού-αντιψυκτικού που ανακυκλοφορεί εντός οριζόντιων, κάθετων ή κωνικών σωληνώσεων (γεωσυλλέκτης). Κατά την διαδικασία της θέρμανσης το έδαφος ή το υπόγειο νερό προσδίδει θερμική ενέργεια στο σύστημα, ενώ κατά την διαδικασία της ψύξης, απορρίπτεται θερμική ενέργεια από τον εσωτερικό χώρο στο έδαφος. Η λειτουργία του γεωθερμικού συστήματος δεν επηρεάζεται από τον τύπο του εξωτερικού κυκλώματος. Είτε δηλαδή το κύκλωμα είναι ανοικτό, είτε κλειστό, το σύστημα θα λειτουργήσει αποδοτικά, με όποιες μονάδες θέρμανσης και ψύξης και αν τοποθετηθούν στο εσωτερικό της κατοικίας.
Η χρηματική εξοικονόμηση που μπορεί η γεωθερμία να προσφέρει ανέρχεται σε 55% εν συγκρίσει με ένα σύστημα καυστήρα-λέβητα και 45% εν συγκρίσει με ένα σύστημα φυσικού αερίου, κατά την διαδικασία της θέρμανσης. Κατά την διαδικασία της ψύξης, η χρηματική εξοικονόμηση ανέρχεται σε 35% συγκριτικά με ένα συμβατικό σύστημα αέρος-νερού και 45% εν συγκρίσει με ένα σύστημα κλιματισμού αέρος-αέρος. Η χρήση των γεωθερμικών συστημάτων μειώνει την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας και τα ποσοστά εκλυόμενων ρύπων CO2 και NOx, με αποτέλεσμα ο κλιματισμός που προέρχεται από ένα τέτοιο σύστημα να θεωρείται 100% ανανεώσιμη πηγή ενέργειας.