Γ ια σχεδόν μισό αιώνα η θέρμανση των χώρων είχε μία και μόνο λύση. Ένας λέβητας παρήγαγε ζεστό νερό της τάξης των 80-90°C το οποίο με σωλήνες τροφοδοτούσε θερμαντικά σώματα. Η λύση αυτή είναι ακατάλληλη για μια πηγή θερμότητας από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ). Βλέπετε μια ΑΠΕ δεν μας δίνει θερμοκρασίες τόσο υψηλές.
Την λύση αυτή εκσυγχρόνισε κατ’ αρχήν ο κλιματισμός. Το κρύο νερό που τροφοδοτούσε το κύκλωμα κλιματισμού κεντρικών συστημάτων δεν μπορούσε να παραχθεί παρά σε θερμοκρασία της τάξης των 7°C, άρα με θερμοκρασία έστω και 27°C είχαμε μια διαφορά 27-7=20°C αντί για 80-20=60°C του κλασικού συστήματος θέρμανσης. Χρειαζόντουσαν λοιπόν θερμαντικά σώματα πολύ αυξημένης επιφάνειας και απόδοσης. Τη λύση έδωσαν οι κεντρικές κλιματιστικές μονάδες και τα fan coil units με επιφάνεια από πτερυγιοφόρους σωλήνες και βεβιασμένη κυκλοφορία αέρα με ανεμιστήρα. Αποκτήσαμε έτσι συστήματα που σε μικρό σχετικά μέγεθος μετέφεραν αρκετή θερμότητα.
Ας τονίσω εδώ ότι ο κλιματισμός, δηλαδή το συγκρότημα συμπιεστή – συμπυκνωτή – εκτονωτή είναι και ένα είδος πρωτόγονης ΑΠΕ αφού ουσιαστικά αντλεί ενέργεια από το περιβάλλον. Αυτό δεν είναι προφανές όταν το σύστημα εργάζεται για την ψύξη ενός χώρου. Έγινε όμως φανερό όταν χρησιμοποιήθηκε για θέρμανση με αποτέλεσμα με 1 KWh ηλεκτρικής ενέργειας να προσθέτουμε 4 KWh θερμότητας σε έναν χώρο. Θα δούμε τώρα σε τι βοηθούν οι «καθαρόαιμες» ΑΠΕ τις αντλίες θερμότητας.
Καθαρόαιμες ΑΠΕ είναι οι υδατοπτώσεις και η ηλιακή και η αιολική ενέργεια. Η γεωθερμία είναι καθαρόαιμη ΑΠΕ μόνο στη μορφή εκμετάλλευσης σε περιοχές κατά συνήθως σε ηφαίστεια, σε πολύ μεγάλα βάθη με αποτέλεσμα την παραγωγή ατμού ή νερού πολύ υψηλής θερμοκρασίας.
Στις συνήθεις εφαρμογές βοηθά πολύ στην αύξηση του βαθμού απόδοσης των αντλιών θερμότητας είτε αυτές εργάζονται για τη θέρμανση είτε για την ψύξη κάποιου χώρου. Κάποιοι υποστηρίζουν πάντως, και δεν έχουν άδικο, ότι τα ημίαιμα σκυλιά είναι πιο έξυπνα από το καθαρόαιμα.
Από τις καθαρόαιμες ΑΠΕ οι υδατοπτώσεις και η αιολική ενέργεια χρησιμεύουν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ηλιακή ενέργεια χρησιμεύει και αυτή στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με τη βοήθεια των φωτοβολταϊκών πινάκων (panel). Χρησιμεύει όμως και για την παραγωγή ζεστού νερού με τη βοήθεια των ηλιακών συλλεκτών. Η χρήση των συλλεκτών για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης είναι η πιο διαδεδομένη αλλά δεν μας ενδιαφέρει, αφού αντικείμενο του άρθρου αυτού είναι η θέρμανση χώρου. Για να το πετύχουμε αυτό χρειαζόμαστε μια πολύ μεγάλη δεξαμενή την οποία να γεμίσουμε με ζεστό νερό από μία συστοιχία πολλών συλλεκτών. Ακόμη όμως και εάν μια ηλιόλουστη μέρα το νερό της δεξαμενής έφθανε στους 80°C το βράδυ σιγά – σιγά θα κρύωνε με τη λειτουργία της κεντρικής θέρμανσης. Πρέπει λοιπόν να έχουμε ένα σύστημα θέρμανσης που να μπορεί να χρησιμοποιήσει νερό θερμοκρασίας 50 ή και 40°C ακόμη.
Ήδη είδαμε ότι τέτοιες συσκευές μπορεί να είναι F.C.U. Στο ενδιάμεσο διάστημα η πρόοδος στην κατασκευή χάλκινων και πλαστικών σωλήνων επέτρεψε την ανάπτυξη δύο συστημάτων που μπορούν να χρησιμοποιήσουν νερό χαμηλών θερμοκρασιών. Πρόκειται για την ενδοτοίχια και ενδοδαπέδια θέρμανση.
Η γνωστή σε όλους μας ενδοδαπέδια θέρμανση δεν σχεδιάστηκε για να εκμεταλλευτούμε τις ΑΠΕ. Σχεδιάστηκε για τα πάρα πολλά πλεονεκτήματά της. Πετυχαίνει ικανοποιητική θερμοκρασία ενός χώρου σε ύψος έως 1 ή 1,30 m, την περιοχή δηλαδή που ζούμε και αναπαυόμαστε χωρίς να συσσωρεύεται πολύ υψηλότερη θερμοκρασία κοντά στα ταβάνια. Πετυχαίνουμε έτσι μια σημαντικότατη οικονομία. Έδωσε όμως και λύσεις για τη θέρμανση ειδικών κτιρίων όπως π.χ. εκκλησίες, μουσεία, ακόμη και γήπεδα, δρόμους και αεριοδιαδρόμους πετυχαίνοντας μια άνεση και ασφάλεια χωρίς σπατάλη ενέργειας.Στις εκκλησίες και τα μουσεία π.χ. πετυχαίνουμε άνεση των επισκεπτών με οικονομία 90%, ναι οικονομία 90%, με το 1/10 δηλαδή της ισχύος σε σχέση με μια κλασική θέρμανση. Δρόμοι, αεροδιάδρομοι, γήπεδα ανοικτά, διάδρομοι από την πόρτα ενός σπιτιού μέχρι το δρόμο, διατηρούνται χωρίς πάγο όλο το χειμώνα με ελάχιστη κατανάλωση. Το χιόνι που ίσως σκεπάσει αυτούς τους χώρους κατά τη διάρκεια μιας χιονοκαταιγίδας θα λιώσει σχετικά σύντομα χωρίς να προλάβει να παγώσει. Οι κερκίδες των ανοικτών σταδίων δεν μπορούν βέβαια να θερμανθούν. Τα πόδια όμως των θεατών, μέσα στις μπότες που ούτως ή άλλως φορούν, πατούν σε μια χλιαρή επιφάνεια και δεν βγάζουν χιονίστρες.
Η ενδοτοίχια θέρμανση ξεκίνησε στη Νορβηγία ως ηλεκτρική θέρμανση χαμηλής θερμοκρασίας. Η Νορβηγία έχει πάρα πολλές υδατοπτώσεις και φθηνή οικολογική ηλεκτρική ενέργεια. Βασίστηκε σε μελέτες που αποδείκνυαν πως αν κάποιος σε ένα σπίτι με κρύους τοίχους αισθάνεται άνετα σε θερμοκρασία αέρα 21 ή 22°C, εάν οι τοίχοι είχαν μια θερμοκρασία 30°C π.χ. αισθάνεται άνετα με μόνο 17 ή 18°C. Επίσης διαπίστωσαν ότι σε σχολεία, κυρίως δημοτικά, πολλοί μικροτραυματισμοί μαθητών γινόντουσαν λόγω πρόσκρουσης στα θερμαντικά σώματα. Ενσωμάτωσαν λοιπόν στους σοβάδες αντιστάσεις ηλεκτρικές χαμηλών θερμοκρασιών. Όταν η πρόοδος στην κατασκευή πλαστικών σωλήνων επέτρεψε την κατασκευή δικτύων (πλεγμάτων) πάχους 5 ή 6 mm από σωλήνες, η μέθοδος κατέστη δυνατόν να χρησιμοποιηθεί και για ζεστό νερό χαμηλής θερμοκρασίας. Ας εξηγήσω γιατί οι ζεστοί τοίχοι μειώνουν τη θερμοκρασία στην οποία αισθανόμαστε άνετα. Το σώμα μας, θερμοκρασίας 36,6°C δεν έχει απώλειες μόνο από αγωγιμότητα ή μεταφορά μέσω του αέρα που μας περιβάλλει αλλά και με ακτινοβολία. Όταν οι τοίχοι που μας περιβάλλουν είναι κρύοι ακτινοβολούμε θερμότητα προς αυτούς. Αν είναι χλιαροί εξακολουθούμε να ακτινοβολούμε αλλά ταυτόχρονα θερμαινόμαστε και από την ακτινοβολία που οι τοίχοι αυτοί στέλνουν στο σώμα μας.
Στην αρχή του άρθρου αυτού έλεγα ότι οι αντλίες θερμότητας είναι «ημίαιμες» ΑΠΕ. Ας σκεφθούμε ότι σε μια αντλία νερού χρειαζόμαστε βέβαια πολύ μεγαλύτερη ενέργεια για να αντλήσουμε νερό από ένα πηγάδι 50 m παρά από ένα 5 m. Αυτό το καταλαβαίνει κάθε άνθρωπος σχετικός ή όχι με το αντικείμενο. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία από την οποία «αντλούμε» θερμότητα και όσο χαμηλότερη η θερμοκρασία χρήσης της θερμότητας που αντλήσαμε, τόσο μικρότερη ενέργεια θα χρειαστούμε για την «άντληση» αυτή. Σχετικά υψηλή θερμοκρασία για την άντληση θερμότητας μας προσφέρει το χεμώνα η γεωθερμία. Εξακολουθούμε βέβαια να θέλουμε τη χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία χρήσης της ενέργειας.
Συμπέρασμα: Όλες οι ΑΠΕ έχουν ανάγκη της χαμηλότερης δυνατής θερμοκρασίας του μέσου θέρμανσης ενός χώρου. Η ανάπτυξή τους λοιπόν βασίστηκε σε όλες τις σύγχρονες μεθόδους θέρμανσης χώρων, δηλαδή την ενδοδαπέδια, την ενδοτοίχια και τη χρήση F.C.U. ή κεντρικών κλιματιστικών μηχανών. Σώματα akan ή panel μπορούν να χρησιμοποιούνται μόνο με τις κλασικές συσκευές παραγωγής ζεστού νερού υψηλής θερμοκρασίας, δηλαδή λέβητες με καύση πετρελαίου, αερίου, στερεών καυσίμων ή με χρήση ηλεκτρικών αντιστάσεων.
Υπάρχει καμία αντίθετη άποψη; Ναι. Ίσως υπάρχει. Η χρήση λεβήτων με καύση βιοκαυσίμων (pelets) που πράγματι είναι η μόνη πηγή που μπορεί να παράγει νερό 80°C με χρήση ενός καυσίμου που γενικά θεωρείται ΑΠΕ. Και είναι η φθηνότερη λύση για χρήση σε ήδη υπάρχοντα κτίρια με κλασική θέρμανση, αφού δεν απαιτεί επέμβαση στους θερμαινόμενους χώρους, αλλά μόνο στο λεβητοστάσιο.
Στο τεύχος Δεκεμβρίου θα υπάρχει αφιέρωμα στη θέρμανση με στερεά καύσιμα, όπου θα αναφερθούμε αναλυτικά στα σχετικά συστήματα.
