Archive for the ‘Κλιματιμός (ψύξη/θέρμανση)’ Category

Τι είναι;

Ενεργειακό τζάκι

Το ενεργειακό τζάκι νερού ή τζάκι καλοριφέρ όπως αναφέρεται στην αγορά, είναι ένα τζάκι με ενσωματωμένο εναλλάκτη θερμότητας νερού. Αυτό σημαίνει πως μέρος της θερμότητας της φλόγας μεταφέρεται στο νερό. Το νερό αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση χώρων του σπιτιού, αλλά και για θέρμανση ζεστού νερού χρήσης.

Τα ενεργειακά τζάκια είναι συνήθως κατασκευασμένα από μέταλλο (ενισχυμένο ατσάλι, μαντέμι, κλπ) , φέρουν κλείστρο από τζάμι που απομονώνει τον χώρο καύσης και κάποιους μηχανισμούς για τον έλεγχο της φλόγας, της θερμοκρασίας του νερού και για την διανομή του.

Πως λειτουργεί;

Το ενεργειακό τζάκι λειτουργεί όπως ένα κλασσικό τζάκι το οποίο έχει δεχτεί κάποιες τροποποιήσεις για μεγαλύτερη απόδοση και καλύτερη εκμετάλλευση της θερμότητας. Η λειτουργία του δηλαδή είναι η γνωστή. Ανάβουμε τη φλόγα και την συντηρούμε καίγοντας καυσόξυλα, μπρικέτες (συσσωματώματα ξύλου ή βιομάζας τα οποία κατασκευάζονται χωρίς προσθήκη χημικών, κολλών, κλπ και έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε υγρασία) ή πέλετ (παρόμοια με τις μπρικέτες μόνο που έχουν συγκεκριμένες διαστάσεις για να είναι συμβατά με αυτόματες μηχανές τροφοδοσίας).

Πέλετ

Μπρικέτες

Καυσόξυλα

 Τα υπόλοιπα τα κάνει ο ενσωματωμένος εναλλάκτης και ο αυτοματισμός του τζακιού ή του εγκαταστάτη. Αποσπά μέρος της θερμότητας που παράγεται από την καύση (60-70%), την μεταφέρει στο νερό και ελέγχει την διανομή του (προς το καλοριφέρ και το δοχείου του ζεστού νερού χρήσης).Ο εναλλάκτης θερμότητας μπορεί να είναι πίσω από τον χώρο καύσης και σε επαφή μαζί του με τη μορφή πεπλατυσμένων μεταλλικών δοχείων νερού, αλλά και στη ροή των καυσαερίων με τη μορφή σωλήνων. Έτσι εκμεταλλεύεται την θερμότητα που συσσωρεύεται στα τοιχώματα του χώρου καύσης αλλά και την θερμότητα των καυσαερίων.

Τομή ενεργειακού τζακιού νερού

Ένα ενεργειακό τζάκι νερού αποδίδει συνήθως το 75-80% της θερμότητας της καύσης. Τη στιγμή που ένα απλό τζάκι (ανοιχτού τύπου) αποδίδει περίπου 10% της θερμότητας. Αυτή η διαφορά στην απόδοση  οφείλεται στην καλύτερη καύση του ξύλου λόγω ελεγχόμενης στοιχειομετρίας. Στις ανοιχτές εστίες η καύση δεν είναι στοιχειομετρική (σωστή αναλογία αέρα-καυσίμου) καθώς δεν υπάρχει έλεγχος του αέρα που εισέρχεται στον χώρο καύσης (συνήθως είναι πολύ μεγαλύτερος). Επίσης, στα κοινά τζάκια η θερμότητα που μπορούμε να πάρουμε προέρχεται από την ακτινοβολία της φλόγας και του χώρου καύσης στον χώρο. Το υπόλοιπο της θερμότητας από την καύση χάνεται μέσω των καυσαερίων και των τοιχωμάτων προς τον εξωτερικό τοίχο.  Κάποια ενεργειακά τζάκια είναι υβριδικά. Χρησιμοποιούν, δηλαδή, δυο τύπους καυσίμων. Υπάρχουν μοντέλα που καίνε ξύλο ή μπρικέτες και πέλετ, άλλα που καίνε ξύλο ή μπρικέτες και φυσικό αέριο, κλπ. Αυτό δίνει στο τζάκι τη δυνατότητα της αυτοτροφοδοσίας. Να μην χρειάζεται δηλαδή να είμαστε στον χώρο και να το τροφοδοτούμε εμείς.

Τι μου προσφέρει;

Ένα ενεργειακό τζάκι μπορεί να μας προσφέρει οικονομικότερη θέρμανση, όχι μόνο του χώρου στον οποίο είναι εγκατεστημένο αλλά ολόκληρης της οικίας, και ζεστό νερό χρήσης.Μπορεί να αντικαταστήσει πλήρως τον λέβητα πετρελαίου, πράγμα που μειώνει το κόστος εγκατάστασης και λειτουργίας της κεντρικής θέρμανσης, ή να «συνεργαστεί» με αυτόν.Η χρήση του, επίσης, έχει μικρότερες επιπτώσεις στο περιβάλλον σε σχέση με την χρήση πετρελαίου. Αυτό συμβαίνει επειδή το ξύλο, η βιομάζα και το φυσικό αέριο είναι καύσιμα πιο φιλικά στο περιβάλλον. Εκπέμπουν λιγότερους, αλλά και λιγότερο επιβλαβής, ρύπους. Η εξοικονόμηση που επιτυγχάνουμε με τη χρήση του ξύλου σε σχέση με το πετρέλαιο είναι περίπου 50% όπως φαίνεται και στα παρακάτω γραφήματα.

Κόστος ενέργειας ανα καύσιμο

Στο πρώτο γράφημα βλέπουμε το κόστος κάθε καυσίμου ανά μονάδα ενέργειας που αποδίδεται κατά την καύση του. Για τον υπολογισμό των τιμών έχουμε χρησιμοποιήσει την θερμογόνο δύναμη, τον βαθμό απόδοσης της καύσης και την τρέχουσα τιμή κάθε καυσίμου.

Κόστος θέρμανσης ανα καύσιμο

Στο δεύτερο γράφημα βλέπουμε το κόστος για την θέρμανση μιας οικίας 100 τετραγωνικών, με θερμικό φορτίο 8.5kW, ανά τύπο καυσίμου. Η περίοδος θέρμανσης έχει υπολογιστεί για τους μήνες Νοέμβριο – Μάρτιο. Οι ώρες θέρμανσης έχουν υπολογιστεί σε 8-10 ανά ημέρα. Το φορτίο έχει προσαρμοστεί σε ένα μέσο φορτίο για κάθε μήνα.

Πώς είναι μια εγκατάσταση με ενεργειακό τζάκι;

Μια εγκατάσταση με ενεργειακό τζάκι δεν διαφέρει πολύ από μια εγκατάσταση με λέβητα πετρελαίου. Η πηγή θερμότητας θα είναι το τζάκι μας και προαιρετικά μπορεί να υπάρχει ένας λέβητας σαν δευτερεύουσα πηγή (για τις ώρες που δεν έχουμε αναμμένο το τζάκι ή σε περίπτωση που η ισχύς του δεν επαρκεί). Η διανομή του ζεστού νερού θα γίνεται σε κλασσικά θερμαντικά σώματα που θα είναι κατανεμημένα στα δωμάτια της οικίας. (Υπάρχει η δυνατότητα και άλλων τύπων θέρμανσης, όπως το ενδοδαπέδιο σύστημα, τα fan coil, κλπ. Η χρήση όμως κάποιου από αυτά τα συστήματα θα ανέβαζε το κόστος και θα έκανε λίγο πιο πολύπλοκη την εγκατάσταση.) Έπειτα, μπορούμε να έχουμε ζεστό νερό χρήσης χρησιμοποιώντας μέρος της θερμότητας του τζακιού, όπως ακριβώς συμβαίνει και με τους λέβητες πετρελαίου σε κάποιες εγκαταστάσεις. Για ακόμα μεγαλύτερη εξοικονόμηση μπορούμε να εκμεταλλευτούμε την ενέργεια του ήλιου για παραγωγή ζεστού νερού χρήσης όταν το τζάκι δεν είναι αναμμένο, ώστε να αποφύγουμε τη χρήση ηλεκτρικής ενέργειας.

Η συνδεσμολογία ενός τέτοιου συστήματος φαίνεται στο παρακάτω σχέδιο.

Συνδεοσμολογία ενεργειακού τζακιού

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.