Αντλίες θερμότητας ή πετρέλαιο;

Ο χειμώνας πλησιάζει και όλους μας απασχολεί το θέμα της θέρμανσης των σπιτιών μας. Ακούω την τηλεόραση που μας βομβαρδίζει καθημερινά με το μεγάλο κόστος του πετρελαίου αλλά και του ηλεκτρικού ρεύματος.
Από την άλλη μεριά ακούω διαφημίσεις επιχειρήσεων που εισάγουν κλιματιστικά και λένε ότι η θέρμανση με το κλιματιστικό συμφέρει. Πού είναι η αλήθεια;
Ας εξηγήσουμε κατ’ αρχήν τι σημαίνει αντλία θερμότητας ή μάλλον ας σημειώσουμε ότι 1 λίτρο πετρελαίου αποδίδει θερμότητα περίπου 10 kWh. Με το βαθμό απόδοσης στο λέβητα και τις απώλειες του δικτύου, από ένα λίτρο πετρέλαιο κερδίζουμε περίπου 8,8 kWh θέρμανσης στο σπίτι μας.

Με μία ηλεκτρική θερμάστρα, ξέρετε αυτές με την αντίσταση, επειδή δεν έχουμε άλλες απώλειες (λέβητα - δικτύου) θα πετυχαίναμε το ίδιο αποτέλεσμα καταναλώνοντας 8,8 kWhel (kWh ηλεκτρικής ενέργειας). Αν λοιπόν ένα λίτρο πετρελαίου θέρμανσης θα κοστίζει π.χ. το χειμώνα που μας έρχεται 80 λεπτά θα συνέφερε η ηλεκτρική θέρμανση αν η kWh της ΔΕΗ κόστιζε λιγότερο από 0,80:8,8 = 0,09 ευρώ (9 λεπτά). Αν θερμαινόμαστε με αέριο το κόστος μειώνεται κατά 15% και θα έπρεπε η kWh της ΔΕΗ να κοστίζει λιγότερο από 7,8 λεπτά.
Όπως θα δούμε όμως η kWh φθάνει και τα 19 λεπτά άρα μια τέτοια θέρμανση σαφώς δεν συμφέρει. Ας σημειώσω πάντως ότι παλαιότερα η διαφορά κόστους ήταν πολύ μεγαλύτερη από το διπλάσιο (19 λεπτά : 9 λεπτά). Βλέπετε ο λιγνίτης και οι υδατοπτώσεις επιτρέπουν στη ΔΕΗ να μην αυξάνει τις τιμές της ανάλογα με το κόστος πετρελαίου.
Τι είναι τώρα οι αντλίες θερμότητας; Είναι κλιματιστικά που αντί να ζεσταίνουν το περιβάλλον και να δροσίζουν το σπίτι μας κάνουν το αντίθετο. Κρυώνουν το περιβάλλον και μας ζεσταίνουν. Όταν το ψυκτικό υγρό εκτονώνεται και παγώνει στο εξωτερικό μηχάνημα κερδίζει θερμότητα από το ψυχρό, χειμωνιάτικο περιβάλλον. Στη συνέχεια τη θερμότητα αυτή την «ανεβάζει» σε στάθμη, δηλαδή σε θερμοκρασία και μπορεί να μας θερμάνει. Λειτουργεί δηλαδή σαν μια αντλία που ανεβάζει το νερό από ένα πηγάδι στο σπίτι μας. Τι σημαίνει αυτό; Σημαίνει ότι από 1 kWhe (ηλεκτρικής ενέργειας) μπορούμε να πάρουμε ακόμη και 4 kWhθ (θερμότητας).
Για να πάρουμε δηλαδή τις 8,8 kWhθ του 1 λίτρου πετρελαίου αρκούν 8,8 : 4 = 2,2 kWhe και συμφέρει η αντλία θερμότητας αν το κόστος της kWhe είναι μικρότερο από 80:2,2=36 λεπτά.
Το τιμολόγιο της ΔΕΗ μετά την 1/7/08 είναι (ανά τετράμηνο):
Οι πρώτες 800 kWh: 8,981 λεπτά/ kWh.
Οι επόμενες 800 kWh: 11,443 λεπτά/ kWh.
Οι επόμενες 400 kWh: 14,045 λεπτά/ kWh.
Οι επόμενες 1000 kWh: 18,790 λεπτά/ kWh
Οι επόμενες kWh: 18,971 λεπτά/ kWh.
Ζήτω θα φωνάξετε ίσως όλοι. Συμφέρει η αντλία θερμότητας. Μην βιάζεστε. Το όριο των 36 λεπτών/ kWh που υπολογίσαμε ως κόστος για να συμφέρει η αντλία θερμότητας υπολογίστηκε με βάση 1 kWhe = 4 kWhθ. Συμβαίνει όμως αυτό;
Συμβαίνει στα κοινά κλιματιστικά αν η εξωτερική θερμοκρασία είναι πάνω από τους 10°C και αρχίζει να μειώνεται από τους 10 - 7°C. Πολλές αντλίες δεν μπορούν να λειτουργήσουν εάν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι κάτω από τους 7°C. Στη χώρα μας με ελάχιστες εξαιρέσεις το συντριπτικό ποσοστό του χειμώνα περνάει με θερμοκρασία πάνω από 10°C. Έλα όμως που τις ελάχιστες «παγωμένες» μέρες και τις λίγες ώρες κάθε τέτοιας μέρας που η θερμοκρασία είναι κάτω από τους 10°C, τότε είναι που χρειαζόμαστε πιο πολύ την θέρμανση.
Οι κατασκευαστές κλιματιστικών προσπάθησαν από την πλευρά τους να δώσουν λύση με τα κλιματιστικά ενεργειακής απόδοσης «Α» γνωστά ευρύτερα και σαν inverter. Ζητήσαμε από τους εμπόρους του κλάδου να μας στείλουν στοιχεία για την απόδοση των μηχανημάτων τους σε kWhθ/ kWhe σε συνάρτηση με την εξωτερική θερμοκρασία. Μερικά από αυτά είναι εντυπωσιακά. Πετυχαίνουν ακόμη και 8 kWhθ/ kWhe σε σχετικά θερμό περιβάλλον.
Αυτά που λέμε εδώ ισχύουν βεβαίως για τις αντλίες θερμότητα αέρα - αέρα. Στις μονάδες δηλαδή με έναν εξωτερικό και έναν εσωτερικό εναλλάκτη θερμότητας ψυκτικού υγρού και αέρα περιβάλλοντος ή τον αέρα του κτιρίου. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν οι τόσο διαδεδομένες μονάδες τύπου split είτε μικρών χώρων ισχύος 2-8 kw (9.000 - 24.000 BTU) είτε και μεγαλύτερες (ντουλάπες).
Είναι ο τύπος που έχει τη μεγαλύτερη διάδοση και μπορεί να εγκατασταθεί εύκολα και σε νέες αλλά και σε υπάρχουσες κατασκευές. Υπάρχουν όμως και μονάδες που ο εξωτερικός εναλλάκτης είναι υδρόψυκτος ή «γεώψυκτος». Όλοι καταλαβαίνουμε τον όρο υδρόψυκτος. Μία σερπαντίνα που μέσα της περνάει το ψυκτικό υγρό και περιβάλλεται από ένα χώρο στον οποίο ρέει νερό που αντλούμε και επιστρέφουμε σε ένα ποτάμι ή μία λίμνη αν υπάρχουν, είναι κοντά και επιτρέπεται αυτή η άντληση και επιστροφή. Το πιο σύνηθες είναι να χρησιμοποιούμε δύο πηγάδια - γεωτρήσεις που ανοίξαμε στην αυλή μας και από την μία αντλούμε νερό του υδροφόρου ορίζοντα που επιστρέφουμε στην άλλη αρκεί να βρίσκονται σε κάποια απόσταση 30 m τουλάχιστον. Αυτή η τελευταία μέθοδος εναλλαγής θερμότητας γνωστή και ως γεωθερμία μέσου βάθους επιτρέπεται στην Ελλάδα με ειδική άδεια που δίνεται εύκολα αλλά και ελέγχεται αυστηρά για να μην χρησιμοποιηθεί το αντλούμενο νερό για άλλο λόγο ούτε να αποχετευθεί στον υπόγειο ορίζοντα οιοδήποτε άλλο υγρό πλην του αντλούμενου νερού.
Ο γεώψυκτος εναλλάκτης είναι ένα δίκτυο πλαστικών σωλήνων σαν της ενδοδαπέδιας θέρμανσης που τοποθετείται σε βάθος 10 m περίπου κάτω από τα θεμέλια μιας οικοδομής και ζεσταίνει (τον χειμώνα) ή ψύχει (το καλοκαίρι) το ψυκτικό υγρό.
Προϋπόθεση το έδαφος στο οποίο τοποθετείται το δίκτυο αυτό να είναι πολύ υγρό λόγω μικρού βάθους υδροφόρου ορίζοντα είτε με την παράλληλη τοποθέτηση δικτύου ύγρανσης του χώματος, κάτι σαν τα δίκτυα αυτόματου ποτίσματος. Είναι η μέθοδος αυτή η ονομαζόμενη και γεωθερμία μικρού βάθους. Βέβαια για τεχνικούς λόγους ο εναλλάκτης της αντλίας θερμότητας είναι και πάλι υδρόψυκτος και το νερό που ψύχει ή θερμαίνει τον εναλλάκτη είναι αυτό που κυκλοφορεί στο δίκτυο των σωλήνων κάτω από τα θεμέλια του κτιρίου.
Οι αντλίες θερμότητας με υδρόψυκτο εξωτερικό εναλλάκτη είναι σπανιότερες γιατί δεν μπορούν να εγκατασταθούν παντού και συνήθως έχουν μεγάλη ισχύ, έχουν δε και εσωτερικό εναλλάκτη ψυκτικού μέσου - νερού (και όχι αέρα) το δε ζεστό (τον χειμώνα) ή κρύο (το καλοκαίρι) νερό του εσωτερικού εναλλάκτη χρησιμεύει για κεντρικό πλέον κλιματισμό (θέρους και χειμώνα) του κτιρίου. Βασικό πλεονέκτημα της γεωθερμίας είναι ότι εξασφαλίζει μεγαλύτερη θερμοκρασία το χειμώνα και χαμηλότερη το καλοκαίρι από τον αέρα του περιβάλλοντος αυξάνοντας το βαθμό απόδοσης της αντλίας θερμότητας.
Τι συμπέρασμα βγάλαμε; Πώς θα θερμάνουμε το σπίτι μας;
Αν μένουμε σε πολυκατοικία με κεντρική θέρμανση και έχουμε κλιματισμό το καλοκαίρι, τότε τον χρησιμοποιούμε τον χειμώνα τις ώρες που η κεντρική θέρμανση της πολυκατοικίας δεν μας ικανοποιεί.
Αν πάλι έχουμε τελείως ατομική θέρμανση και δεν ζούμε σε πολύ κρύες περιοχές (Φλώρινα, Νευροκόπι) τότε θα έλεγα ότι ένα καλό κλιματιστικό τύπου inverter είναι πράγματι η λύση. Προσέξτε όμως. Μην διαλέξετε το φθηνότερο κλιματιστικό που θα βρείτε στο κατάστημα ηλεκτρικών ειδών. Ζητήστε ένα inverter, ζητήστε στοιχεία για την απόδοσή του σε kWhθ/kWhe και αν δεν μπορείτε να βγάλετε συμπέρασμα ζητήστε τη συμβουλή κάποιου συναδέλφου μου μηχανολόγου.
Αν πάλι ζείτε στο Νευροκόπι, φτιάξτε και ένα τζάκι ή αγοράστε και μια σόμπα πετρελαίου για τις μέρες με τους -10 ή -20°C.
Θα ήθελα να εξηγήσω γιατί υποστηρίζω ότι ένα ακριβό inverter συμφέρει σε σχέση με ένα φθηνό κλιματιστικό. Ένα μέτριο διαμέρισμα χρειάζεται το χειμώνα περίπου 1500 l πετρέλαιο, κόστους προς 80 λεπτά/l, 1200 ευρώ. (Εάν το πετρέλαιο θέρμανσης είναι πιο ακριβό την περίοδο 2011 - 2012 ακόμη πιο πολύ). Τα 1500 l μας δίνουν συνολικά 13.200 kWhθ.
Με μία φθηνή αντλία ας πούμε ότι θα έχουμε απόδοση (κρύες - χλιαρές μέρες) 1:3 (kWhe/kWhθ). To κόστος των kWhe θα προστεθεί στις άλλες καταναλώσεις άρα θα κοστίζει τουλάχισττον 18,8 λεπτά. Ενώ λοιπόν το πετρέλαιο θα μας κοστίσει 1200 ευρώ η ηλεκτρική κατανάλωση θα μας κοστίζει 13.200 kWhθ:3Χ18,8 λεπτά/ kWhe = 827 ευρώ και θα έχουμε κέρδος 373 ευρώ. Με ένα inverter και απόδοση 1:6 θα έχουμε κόστος 13.200:6Χ18,8 = 414 ευρώ, δηλαδή κέρδος 786 ευρώ ή 413 ευρώ πιο πολλά απ’ ότι με μια φθηνή αντλία.
Αν για να θερμάνουμε το διαμέρισμα χρειαζόμαστε 4 αντλίες θα κερδίζουμε από κάθε μία 104 ευρώ το χρόνο για τη χειμερινή θέρμανση, συν αρκετά ευρώ για τον θερινό κλιματισμό. Θα πάρουμε πίσω δηλαδή το επιπλέον κόστος των inverter σε 2 χρόνια περίπου. Ίσως κάποιος πει ότι 4 αντλίες δεν φτάνουν, θα χρειαστούν 5 ή 6. Ε, τότε δεν θα πρόκειται για ένα μέτριο διαμέρισμα και δεν θα φτάνουν τα 1500 l για τη χειμερινή θέρμανσή του.
Ας μην ξεχνάμε και ένα πρόσθετο πλεονέκτημα των αντλιών θερμότητας. Οι αντλίες θερμαίνουν τον αέρα και νιώθουμε σχετικά άνετα πολύ γρήγορα πριν ζεσταθούν οι τοίχοι. Είναι έτσι πολύ εύκολο να τις χρησιμοποιούμε μόνο στους χώρους που χρησιμοποιούμε κάθε φορά και μόνο τις ώρες που βρισκόμαστε μέσα στους χώρους αυτούς. Αντίθετα με την κλασική θέρμανση πρέπει να την θέτουμε σε λειτουργία τουλάχιστον μία ώρα πριν, για να νοιώσουμε άνετα. Αυτό μας δίνει τη δυνατότητα οικονομίας που ανάλογα με τη χρήση κάποιας οικοδομής, μπορεί να φτάσει και το 40%.
Πριν κλείσω ας σημειώσω ότι και τα πιο απαρχαιωμένα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας μας δίνουν 1 kWhe/2 kWhθ που καταναλίσκουν.
Όταν λοιπόν εμείς με την αντλία θερμότητας κερδίζουμε 4-8 kWhθ/ kWhe η θέρμανσή μας είναι και οικολογική, μειώνοντας τη μόλυνση του περιβάλλοντος τουλάχιστον στο μισό.
Υ.Γ. Επειδή αναφέρθηκα πριν στη γεωθερμία μικρού βάθους (θεμελιακή) ή μέσου βάθους (άντληση - επιστροφή στον υδροφόρο ορίζοντα σε βάθος -σε ακραίες περιπτώσεις- έως 150 m) ας σημειώσω ότι υπάρχει και γεωθερμία μεγάλου βάθους που είναι μια πολύ ειδική περίπτωση. Είναι γεωθερμία κοντά σε θερμοπηγές, σε ηφαιστειακές περιοχές, με γεωτρήσεις πολύ μεγάλου βάθους (άνω των 500 m) και από τις οποίες βγαίνει νερό πολύ υψηλής θερμοκρασίας ή και ατμός που χρησιμοποιείται για παραγωγή ηλεκτρισμού ή τηλεθέρμανση. Τυπική εφαρμογή μεγάλου βάθους και τηλεθέρμανσης υπάρχει π.χ. στην Ισλανδία.

Β' Μέρος

Συνεχίζεται και στο τεύχος αυτό το αφιέρωμα στις αντλίες θερμότητας. Έγραφα στο προηγούμενο τεύχος ότι ζήτησα από τους εμπόρους του κλάδου, να μου στείλουν στοιχεία για την απόδοση των μηχανημάτων τους σε KWθ/KWe σε συνάρτηση με την εξωτερική θερμοκρασία αλλά δεν υπήρξε ανταπόκριση.
Έψαξα και στο internet και δεν βρήκα τέτοια στοιχεία. Γιατί; Απλούστατα γιατί η απόδοση σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες είναι πολύ μειωμένη.
Μία αντλία θερμότητας έχει κάποιους περιορισμούς. Το ψυκτικό υγρό που χρησιμοποιεί είναι αέριο σε κάποιους συνδυασμούς πίεσης θερμοκρασίας και υγρό στο υπόλοιπο διάστημα. Πάρα πολλά βασίζονται σ’ αυτές τις καταστάσεις γι’ αυτό και στα μεγάλα ψυγεία άλλο ψυκτικό χρησιμοποιούμε για ψυκτικούς θαλάμους συντήρησης και άλλο για ψυκτικούς θαλάμους κατάψυξης. Η εμπειρία μου ήταν πολύ αρχαία. Τα τελευταία 25 χρόνια ελάχιστα ασχολήθηκα με τον κλιματισμό. Ήλπιζα ότι τα νέα ψυκτικά υγρά θα είχαν λύσει πολλά προβλήματα και το όριο των +7°C για τη λειτουργία των αντλιών θερμότητας θα είχε ξεπεραστεί. Βασικά όμως αυτό δεν συνέβη. Και δεν συνέβη για έναν κύριο λόγο.
Αν για ν’ αντλήσουμε νερό από ένα πηγάδι 10 m βάθους χρειαζόμαστε χ KWh για να αντλήσουμε τιν ίδια ποσότητα από ένα πηγάδι 100 m θα χρειαστούμε οποσδήποτε την 10πλάσια ενέργεια με αντλία ίσης απόδοσης με την πρώτη περίπτωση.
Το ίδιο συμβαίνει και με τις αντλίες θερμότητας. Με εσωτερική θερμοκρασία 20°C και εξωτερική 7°C αντλούμε θερμότητα για 13°C (μέγεθος αντίστοιχο με το βάθος του πηγαδιού). Με εξωτερική -10°C πρέπει να την αντλήσουμε για 30°C. Θα χρειαστούμε δηλαδή 2,3 φορές περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια.
Και οι κατασκευαστές που λένε ότι το μηχάνημά τους αντέχει σε τόσο χαμηλές θερμοκρασίες μας κοροϊδεύουν; Εν μέρει ναι. Να πάρουμε και μελετήσουμε τα φυλλάδιά τους θα δούμε τα «ψιλά γράμματα». Θα δούμε δηλαδή ότι στους -10°C ή -20°C η λειτουργία βοηθιέται από ηλεκτρικές αντιστάσεις ρίχνοντας την αποδοτικότητα στο 1KWθ/1KWe μας δίνουν δε το συνολικό ετήσιο βαθμό μια και οι μέρες και ώρες με τους -10°C ή -20°C είναι πολύ λίγες. Δεν λένε ψέματα γι’ αυτόν τον ετήσιο βαθμό απόδοσης που για τη Φλώρινα π.χ. θα είναι λίγο πιο μικρός από το 3 KWΘ/1KWe, θα είναι δηλαδή και πάλι συμφέρων.
Οι πιο προσεκτικοί αναγνώστες μας θα προσέξουν ότι πολλοί κατασκευαστές δίνουν αποδόσεις σε KWθ/KWe περίπου ίσες με τα κοινά κλιματιστικά. Θα αναρωτήθηκαν γιατί τα διαφημίζω. Για να τα κάνω πιο απλά θα σας πάω στα αυτοκίνητα.
Ένας νευρικός οδηγός για να πάει από Αθήνα - Θεσσαλονίκη μπορεί να κάψει χ λίτρα βενζίνη. Με το ίδιο αυτοκίνητο ένας άλλος πιο ήρεμος που δεν θα επιταχύνει σαν τρελός και δεν θα φρενάρει σε κάθε στροφή που θα βρίσκει μπορεί να κάνει το ίδιο ταξίδι με τη μισή ή τα 2/3 της βενζίνης του πρώτου. Σε μια τέτοια ήπια και προοδευτική προσαρμογή της ισχύος της αντλίας στις ανάγκες κάθε στιγμής βασίζεται το μέγιστο ποσοστό της εξοικονόμησης ενέργειας από τα inverter.
Πριν κλείσω το θέμα σας αναφέρω και δύο τεχνολογικά προβλήματα των αντλιών θερμότητας σε θερμοκρασίες κάτω των 7°C. Το πρώτο είναι η δημιουργία πάγου που φράζει τον εξωτερικό εναλλάκτη θερμότητας αέρα - ψυκτικού υγρού. Το πρόβλημμα αυτό έχει λυθεί με πολύ βραχυχρόνια κατά καιρούς απόψυξη του εξωτερικού εναλλάκτη χωρίς αυτό να επηρεάζει την εσωτερική θερμοκρασία.
Το δεύτερο είναι σε θερμοκρασίες -10°C ή -20°C η συγκέντρωση πάγου στην αποχέτευση των συμπυκνωμάτων της εξωτερικής μονάδας το χειμώνα. Αυτό αντιμετωπίζεται με κάποια ενισχυμένη μόνωση της λεκάνης συγκέντρωσης των συμπυκνωμάτων και την ταυτόχρονη τοποθέτησης μιας μικρής ηλεκτρικής αντίστασης που δεν επιτρέπει το πάγωμα.
Όπως πρέπει να καταλάβατε όλα τα προηγούμενα αναφέρονται σε αντλίες αέρα (εξωτερικά) προς αέρα ή νερό.
Είναι μονάδες που μπορούν να εγκατασταθούν σε εκατομμύρια νοικοκυριά που δεν μένουν σε μονοκατοικίες με μεγάλο οικόπεδο ώστε να εκμεταλλευτούν τη γεωθερμία. Το μεγαλύτερο μέρος των νοικοκυριών αυτών έχει ήδη κάποια αντλία για το θερινό κλιματισμό και αναρωτιέται αν πρέπει να τη χρρησιμοποιήσει το χειμώνα για θέρμανση. Λοιπόν ναι, αν η εξωτερική θερμοκρασία είναι πάνω από 7°C ή έστω 5-6°C τις ώρες που τη λειτουργεί (όχι δηλαδή μόνον η μέγιστη στις 14.00).
Ανέφερα πιο πάνω, και θα είδατε ότι όλοι οι κατασκευαστές έχουν μονάδες που ζεσταίνουν νερό και όχι αέρα. Σε νέες κατασκευές και σε μερικές παλαιές εγκατάσταση τέτοια μονάδας είναι δυνατή, σε άλλες όχι. Γιατί;
Απλούστατα. Οι λέβητες μπορούν να ζεστάνουν το νερό ακόμη και πάνω από τους 100°C. Συνήθως τους ρυθμίζουμε στους 80-85°C. Με βάση τη θερμοκρασία αυτή υπολογίζουμε τα σώματά μας. Οι αντλίες θερμότητας μπορούν να ζεστάνουν το νερό μέχρι τους 40°C άντε 50°C. Με τέτοια θερμοκρασία μπορούμε να κάνουμε μπάνιο ή να ζεστάνουμε το σπίτι μας με ενδοδαπέδιο σύστημα θέρμανσης ή ακόμη και με fan coil units. Όχι όμως με σώματα akan ή πάνελ. Ειδικά τα fan coil units έχουν δυσφμησιθεί στην Ελλάδα επειδή κυρίως κατασκευαστές, μηχανικοί και υδραυλικοί δεν τα ρύθμιζαν σωστά. Χρησιμοποιούνται βέβαια ακόμη πολύ, κυρίως σε ξενοδοχεία.
Και δύο λόγια για τη γεωθερμία στην οποία βασίζεται το 40% των εγκαταστάσεων θέρμανσης στη Νορβηγία, Σουηδία και άλλες πολύ ψυχρές χώρες. Είναι ιδανική λύση με ένα μειονέκτημα. Μεγάλο κόστος εγκατάστασης και ανάγκη μεγάλου οικοπέδου ή ειδικών δυνατοτήτων λήψης νερού με μικρό κόστος (άντληση - απόρριψη σε λίμνη - ποτάμι ή πηγάδια μέσα στο οικόπεδό μας).

πηγή:http://www.ydravlikos.gr