Geothermal Γεωθερμία: Στηριχτείτε στα… ψυκτικά!

Geothermal Αν έχετε αναρωτηθεί, «γεωθερμία τι είναι;», το παρακάτω άρθρο θα λύσει πολλές από τις απορίες σας.

«γεωθερμία τι είναι;»

Ο σχεδιασμός των κατακόρυφων γεωθερμικών συστημάτων κλιματισμού είναι μια διαδικασία πολύπλοκη και εξαρτώμενη κατά κύριο λόγο από τις ιδιότητες των γεωλογικών σχηματισμών, οι οποίες επηρεάζουν κατά συνέπεια τη θερμική συμπεριφορά του εδάφους. Η λεπτομερής εξέταση και παρουσίαση της κάθε περίπτωσης από τον εκάστοτε μελετητή είναι απαραίτητη αλλά πρακτικά σχεδόν ανέφικτη με αποτέλεσμα την εφαρμογή εμπειρικών κανόνων.

Εξετάζοντας την εγκατάσταση ενός κλειστού γεωθερμικού συστήματος κλιματισμού, μεγάλη βαρύτητα θα πρέπει να δοθεί στη σωστή διαστασιολόγηση του. Δεν είναι λίγες όμως οι φορές που παρατηρείται διαφοροποίηση στον υπολογισμό και τη διαστασιόλογηση ενός κλειστού κάθετου συστήματος κλιματισμού για ένα δεδομένο έργο, από τον ένα μελετητή στον άλλο. Η διαφοροποίηση αυτή έγκειται σε λανθασμένη προσέγγιση του κάθε μελετητή και κατά συνέπεια στην υποδιαστασιολόγηση του συστήματος. Η διαδικασία υπολογισμού των θερμικών και ψυκτικών φορτίων προκαλεί τις υποφαινόμενες διαφοροποιήσεις.

Είναι προφανές ότι στον Ελλαδικό χώρο οι θερμικές απαιτήσεις μιας εγκατάστασης είναι μικρότερες από τις αντίστοιχες ψυκτικές απαιτήσεις για την ίδια εγκατάσταση. Το γεγονός αυτό, γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι επιτάσσει τη διαστασιολόγηση των γεωθερμικών συστημάτων κλιματισμού με βάση τα ψυκτικά φορτία και όχι τα θερμικά. Είναι κατανοητό ότι εάν ένα σύστημα διαστασιολογηθεί σύμφωνα με τα θερμικά και όχι σύμφωνα με τα ψυκτικά φορτία, θα λειτουργεί μεν σωστά κατά τη διάρκεια του χειμώνα αλλά κατά τη διάρκεια του θέρους το προκείμενο σύστημα θα υπολειτουργεί. Η υποδιαστασιολόγηση ενός γεωθερμικού συστήματος, όπως είναι προφανές, έχει αρνητικές συνέπειες κατά τη λειτουργία του και μεγάλη πιθανότητα να οδηγηθεί το σύστημα σε μελλοντική αστοχία. 

Υλοποίηση του γεωθερμικού συστήματος Geothermal

            Οι συνέπειες από την εγκατάσταση ενός υποδιαστασιολογημένου συστήματος είναι σημαντικές. Το υποδιαστασιολογημένο σύστημα θα έχει μειωμένο συντελεστή απόδοσης (COP) από αυτόν που θα είχε ένα σωστά διαστασιολογημένο σύστημα με αποτέλεσμα η κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας να αυξάνεται υπερβολικά. Αξιοσημείωτη είναι και η διαταραχή της βιοπικοιλότητας της ευρύτερης περιοχής του εκάστοτε έργου.

Η πρόκληση υπερκορεσμού του εδάφους μετά από μερικά χρόνια η οποία προκαλείται από τη λανθασμένη διαστασιολόγηση του γεωθερμικού συστήματος κλιματισμού οδηγεί σε ένα σύστημα μη οικονομικό. Αξίζει να σημειωθεί ότι ένα υποδιαστασιολογημένο σύστημα μπορεί να λειτουργεί σωστά κατά τη διάρκεια της θέρμανσης με αντίκτυπο όμως στην αυξημένη ηλεκτρική κατανάλωση  και το θερμικό κορεσμό του εδάφους κατά τη διάρκεια της ψύξης. Έχει παρατηρηθεί η πρόκληση έντονης ξηρασίας σε εκτάσεις ελαιώνα εξαιτίας της λανθασμένης διαστασιολόγησης και τελικής υλοποίησης του γεωθερμικού συστήματος.

Το σύστημα του τετραπλού γεωσυλλέκτη

            Ένα επιπλέον σημαντικό πρόβλημα προκύπτει από τη χρήση τετραπλών γεωσυλλεκτών. Ένα σύστημα τετραπλού γεωσυλλέκτη μπορεί να μεταφέρει μεγαλύτερα ποσά θερμότητας από και προς το έδαφος και παρουσιάζει ευκολότερη απορρόφηση των θερμικών φορτίων με τη δημιουργία τεχνητής ανακυκλοφορίας του νερού κατά τον κατακόρυφο άξονα από ότι ένα σύστημα διπλού γεωσυλλέκτη. Το σύστημα του τετραπλού γεωσυλλέκτη πρωτοεμφανίστηκε σε χώρες όπως η Γερμανία και η Σουηδία όπου τα γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού εφαρμόζονται κατά κόρον για την κάλυψη των θερμικών φορτίων του εκάστοτε χώρου και οι απαιτήσεις για ψύξη περιορίζονται στην ανάγκη μόνο του δροσισμού.

Όταν ένα γεωθερμικό σύστημα κλιματισμού καλείται να καλύψει και τα θερμικά και τα ψυκτικά φορτία ενός κτιρίου, τότε όπως είναι φυσικό, το έδαφος φορτίζεται και αποφορτίζεται με ενέργεια διαδοχικά με ενδεχόμενο ο τετραπλός γεωσυλλέκτης να παρουσιάσει προβλήματα κορεσμού κατά τη λειτουργία του. Το γεγονός αυτό συμβαίνει, κατά κύριο λόγο, διότι τα υψηλά θερμικά φορτία που απαιτούνται για να διοχετευθούν στο έδαφος δια μέσου των γεωσυλλεκτών, υπερφορτώνουν τον κεντρικό κατακόρυφο άξονα της γεώτρησης γύρω από τον οποίο διατάσσονται οι σωληνώσεις του τετραπλού γεωσυλλέκτη.

Απόδοση της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας Geothermal

Οι  συνέπειες από τη χρήση τετραπλών γεωσυλλεκτών δεν επηρεάζει μόνο το συντελεστή απόδοσης της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας αλλά και ολόκληρου του συστήματος. Αξίζει να σημειωθεί ότι το φαινόμενο αυτό γίνεται περισσότερο αισθητό όταν η διάμετρος της γεώτρησης είναι μικρότερη ή ίση των 5 ιντσών. Γίνεται επομένως εύκολα αντιληπτό ότι στην περίπτωση που είναι επιθυμητό να καλυφθεί το σύνολο των θερμικών και των ψυκτικών φορτίων μιας εγκατάστασης, καταλληλότερος φαίνεται να είναι ο διπλός γεωσυλλέκτης και όχι ο τετραπλός, παρόλο που ηη αρχική επένδυση ίσως να είναι μεγαλύτερη καθώς απαιτούνται περισσότερες κάθετες οπές.           

Είναι κατανοητό ότι τόσο ο μελετητής όσο και ο τελικός χρήστης της εγκατάστασης θα πρέπει να δίνουν ιδιαίτερη προσοχή στους παραπάνω παράγοντες, προτού επιλεγεί ο τύπος του γεωθερμικού συστήματος που θα εφαρμοστεί. Ένα από τα πρωταρχικά κριτήρια επιλογής δε παύει να είναι το αρχικό ύψος της επένδυσης, αρκεί βέβαια όμως να μην έρχεται σε σύγκρουση με την ομαλή και αποδοτική λειτουργία της εγκατάστασης σε μακροπρόθεσμη βέβαια πάντοτε βάση.