Άρθρα με ετικέτες ‘αντλιες θερμοτητας’

Ατλία θερμότητας αέρος

Τι είναι;

Η αντλία θερμότητας είναι μια συσκευή που έχει τη δυνατότητα να θερμαίνει ή να ψύχει ένα κτίριο. Ουσιαστικά αντικαθιστά τον λέβητα για τη θέρμανση και τα κλιματιστικά για την ψύξη. Μια αντλία θερμότητας μπορεί να δώσει θερμότητα μέσω του αέρα, δηλαδή με αεραγωγούς, ή μέσω του νερού, που είναι και ο πιο διαδεδομένος τύπος, όπως και ο λέβητας.

Αντλία θερμότητας νερού και δοσχείο ζεστού νερού χρήσης

Η κύρια διαφορά της με τον λέβητα είναι πως δεν παράγει θερμότητα καίγοντας κάποιο καύσιμο αλλά την μεταφέρει. Εξ ου και η ονομασία της. Αντλεί θερμότητα από το περιβάλλον και την μεταφέρει στον χώρο μας ή το αντίστροφο.

Πού βρίσκει την θερμότητα;

Η θερμότητα που υπάρχει στον εξωτερικό φλοιό της γης, δηλαδή το περιβάλλον μας, προέρχεται από τον ήλιο (εκτός απ τις περιπτώσεις των γεωθερμικών πηγών). Αυτό σημαίνει πως υπάρχει μια αστείρευτη πηγή (τουλάχιστον για τα επόμενα 5 δις χρόνια) που τροφοδοτεί τη γη με θερμότητα. Μέρος αυτής της θερμότητας αντανακλάται και το υπόλοιπο απορροφάται από το έδαφος, τον αέρα, το νερό και ότι άλλο βρεθεί στον δρόμο της ηλιακής ακτινοβολίας. Η θερμότητα που απορροφάται αποθηκεύεται. Γι αυτό δεν παγώνει το μισό ημισφαίριο όταν δεν δέχεται την ακτινοβολία του ήλιου, όταν είναι νύχτα δηλαδή.

Μεταφορά από το θερμότερο στο ψυχρότερο

Η αποθηκευμένη αυτή θερμότητα δεν μένει στάσιμη, μεταφέρεται από το ένα μέσο στο άλλο. Μπορεί, επίσης, να ταξιδέψει ακόμη και σε άλλη ήπειρο μέσω των ρευμάτων του αέρα ή των ωκεανών. Γνωρίζουμε όμως πως για να μεταφερθεί η θερμότητα από το ένα σώμα στο άλλο θα πρέπει να υπάρχει διαφορά στη θερμοκρασία τους. Και ότι θα μεταφερθεί μόνο από το θερμότερο στο ψυχρότερο. Σαν τα μόρια να θέλουν να ξεφορτωθούν την ενέργεια που κουβαλούν υπό μορφή θερμότητας σε άλλα που κουβαλούν λιγότερη. Μέχρις ότου καταλήξουν να κουβαλούν όλα την ποσότητα που τους αναλογεί και βρεθούν στην ίδια ενεργειακή στάθμη, δηλαδή στην ίδια θερμοκρασία.

Πώς μεταφέρει την θερμότητα;       

Όπως αναφέραμε η θερμότητα μεταφέρεται από το θερμότερο στο ψυχρότερο σώμα (δεύτερος θερμοδυναμικός νόμος). Δηλαδή από υψηλότερη σε χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη, όπως και όλες οι διεργασίες που συμβαίνουν στην φύση. Το νερό π.χ. σε μια δεξαμενή στην ταράτσα ενός κτιρίου θα κυλίσει προς το ισόγειο όταν ανοίξουμε την βάνα. Θα πάει δηλαδή σε χαμηλότερη ενεργειακή στάθμη. Για να γεμίσουμε όμως την δεξαμενή θα πρέπει να δώσουμε την αντίστοιχη ενέργεια στο νερό μέσω μιας αντλίας.

Μεταφέροντας το παράδειγμα στο θέμα μας έχουμε: το ισόγειο είναι το περιβάλλον, η δεξαμενή είναι ο χώρος μας, το νερό είναι η θερμότητα και η αντλία είναι η αντλία θερμότητας. Χρησιμοποιούμε λοιπόν την αντλία θερμότητας για να μεταφέρουμε θερμότητα από μια χαμηλή ενεργειακή στάθμη σε μια μεγαλύτερη. Για να μεταφέρουμε λοιπόν θερμότητα θα πρέπει να δαπανήσουμε ενέργεια. Η οποία όμως είναι πολύ μικρότερη από αυτήν που θα δαπανούσαμε για να την παράγουμε.

Κύκλος λειτουργίας αντλίας θερμότητας

Για την μεταφορά της θερμότητας χρησιμοποιείται ένας κύκλος συμπίεσης και αποσυμπίεσης φρέον. Το φρέον είναι το μέσο για την μεταφορά της θερμότητας. Όταν συμπιέζεται αυξάνεται η θερμοκρασία του και απορρίπτει θερμότητα στα σώματα με τα οποία έρχεται σε επαφή. Όταν αποσυμπιέζεται μειώνεται η θερμοκρασία του και απορροφά θερμότητα από τα σώματα με τα οποία έρχεται σε επαφή. Όταν λοιπόν θέλουμε να μεταφέρουμε θερμότητα σε έναν χώρο αποσυμπιέζουμε το φρέον και το εκθέτουμε στο περιβάλλον για να απορροφήσει θερμότητα από αυτό. Στη συνέχεια το συμπιέζουμε και το εκθέτουμε στον χώρο για να απορρίψει την θερμότητα σε αυτόν.

Όταν συμπιέζουμε ένα αέριο μπορούμε να πούμε πως συμπιέζουμε και την θερμότητα που περιέχει. Το αποτέλεσμα είναι να αυξάνεται η θερμοκρασία του. Έτσι μπορούμε να δώσουμε στον χώρο θερμοκρασία μεγαλύτερη από αυτή του περιβάλλοντος. Το αντίθετο γίνεται στην περίπτωση που αποσυμπιέζουμε ένα αέριο. Έτσι μπορούμε να δώσουμε στον χώρο θερμοκρασία μικρότερη από αυτή του περιβάλλοντος.

Γιατί να την προτιμήσω;

Σχηματική παράσταση ροής ενέργειας

Καθώς η αντλία θερμότητας δεν παράγει θερμότητα αλλά απλά την μεταφέρει, όπως αναφέραμε παραπάνω, είναι πολύ πιο οικονομική στη λειτουργία της από τις συμβατικές συσκευές θέρμανσης. Η ενέργεια που χρειάζεται η αντλία θερμότητας είναι συνήθως ηλεκτρική και την χρησιμοποιεί μόνο για την μεταφορά της ελεύθερα διαθέσιμης θερμότητας που βρίσκεται στο περιβάλλον. Η ενέργεια αυτή είναι της τάξης του 1/4 ή και λιγότερο σε σχέση με την ενέργεια που προσφέρει στον χώρο.

Οικονομική απόδοση συστημάτων

Επίσης, θεωρείται ότι ανήκει στις ανανεώσιμες ή “πράσινες” πηγές ενέργειας καθώς όπως αναφέραμε παραπάνω το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας που προσφέρει προέρχεται από τον ήλιο.

Με ποιό σύστημα θα την συνδυάσω;

Οι αντλίες θερμότητας που παράγουν ζεστό ή ψυχρό νερό, που είναι και οι πιο διαδεδομένες, συνδυάζονται με ενδοδαπέδιο σύστημα, fan coils, κεντρικές κλιματιστικές μονάδες ή θερμαντικά σώματα χαμηλών θερμοκρασιών. Το ενδοδαπέδιο σύστημα λειτουργεί με θερμοκρασίες νερού της τάξης των 35-45°C για την θέρμανση και 15-20°C για τον δροσισμό. Τα fan coils λειτουργούν με 40-45°C  για θέρμανση και 7-10°C για ψύξη. Αντίστοιχα με τα fan coils και οι κλιματιστικές μονάδες. Και τέλος, τα θερμαντικά σώματα χαμηλών θερμοκρασιών λειτουργούν με 60°C όπου είναι και το όριο των περισσότερων αντλιών θερμότητας. Οι χαμηλές θερμοκρασίες λειτουργίας των αντλιών θερμότητας και των συστημάτων που αναφέραμε παραπάνω σε σχέση με αυτές των λεβήτων (80-90°C) κάνουν πολλούς να αμφιβάλουν για την ικανότητά τους να θερμάνουν επαρκώς έναν χώρο. Η ισχύς όμως των συστημάτων είναι αυτή που θερμαίνει τον χώρο. Συνεπώς, ένα σωστά σχεδιασμένο σύστημα θα έχει την απαραίτητη ισχύ για να καλύψει τις θερμικές ανάγκες του χώρου ακόμα και με χαμηλές θερμοκρασίες τροφοδοσίας.