Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τις Αντλίες Θερμότητας

Τι είναι η αντλία θερμότητας;

Η αντλία θερμότητας δεν αποτελεί μια νέα τεχνολογία. Η αρχή λειτουργία της είναι ίδια με αυτή που εφαρμόζεται στα ψυγεία και τις γνωστές σε όλους μας κλιματιστικές συσκευές.

Η φυσική ροή της θερμότητας είναι να μεταφέρεται από συνθήκες υψηλών θερμοκρασιών σε συνθήκες χαμηλών θερμοκρασιών. Η αντλία θερμότητας καταφέρνει να αναστρέψει αυτή τη φυσική ροή. Έτσι στη περίπτωση μιας κατοικίας, η αντλία θερμότητας στη διάρκεια για παράδειγμα του καλοκαιριού αφαιρεί (αντλεί) θερμότητα από το εσωτερικό της κατοικίας και την αποβάλει στο περιβάλλον. Καθώς ο εσωτερικός χώρος χάνει τη θερμότητα του αρχίζει το περιβάλλον να γίνεται πιο ψυχρό. Αντίθετα, το χειμώνα αφαιρεί (αντλεί) θερμότητα από το περιβάλλον και την αποβάλει στο εσωτερικό της κατοικίας προκειμένου να αυξήσει τη θερμότητα του εσωτερικού χώρου.

Η αντλία θερμότητας λοιπόν χρησιμοποιεί το περιβάλλον για να θερμάνει ή να ψύξει έναν χώρο. Η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας απαιτείται μόνο στο στάδιο της άντλησης θερμότητας και ο χρήστης πληρώνει μόνο το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας που απαιτείται για την άντληση. Το ηλεκτρικό ρεύμα δηλαδή, δεν χρησιμοποιείται ως πηγή για τη δημιουργία θέρμανσης ή ψύξης και γι’ αυτό η κατανάλωση ηλεκτρικού ρεύματος που απαιτείται για τη λειτουργία της αντλίας θερμότητας είναι πολύ μικρή. Για παράδειγμα, αν αντλήσουμε 3kWh ενέργειας από το περιβάλλον συν 1kWh ηλεκτρικής ενέργειας που θα χρειαστούμε για την άντληση θα έχουμε συνολικά 4kWh ωφέλιμης θερμικής ενέργειας.

Οι περισσότερες αντλίες θερμότητας θεωρούνται ανανεώσιμη πηγή ενέργειας (με βαθμό αποδοτικότητας πάνω από 3,3) καθώς αντλούν τη μεγαλύτερη ποσότητα ενέργειας που απαιτούν από το περιβάλλον. Από την άλλη πλευρά, τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης καίνε ορυκτά καύσιμα, όπως πετρέλαιο ή φυσικό αέριο που επιβαρύνουν σημαντικά το περιβάλλον.

Οι αντλίες θερμότητας αέρος- νερού και νερού-νερού μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διάφορους τύπους εσωτερικών μονάδων όπως θερμαντικά σώματα (panels), ενδοδαπέδιο δίκτυο και τερματικές μονάδες νερού (fan coils) και καλύπτουν τις ανάγκες σε παραγωγή ζεστού νερού χρήσης.

Σε υπάρχουσες κατοικίες, που έχουν ήδη εγκατεστημένο λέβητα αερίου ή πετρελαίου, οι αντλίες θερμότητας μπορούν να συνδυαστούν με το υπάρχον σύστημα θέρμανσης και να καλύψουν με τον καλύτερο τρόπο τις ανάγκες θέρμανσης και παραγωγής ζεστού νερού χρήσης καθ’ όλη τη διάρκεια του χρόνου. Ο λέβητας μπορεί να χρησιμοποιείται ως ενισχυτική πηγή κατά τη διάρκεια ακραίων καιρικών συνθηκών το χειμώνα.

Οι αντλίες θερμότητας διαχωρίζονται ανάλογα με την πηγή που χρησιμοποιούν για να αντλήσουν ενέργεια και το μέσο που θα χρησιμοποιήσουν για να μεταφέρουν την ψύξη ή τη θέρμανση.

Αντλίες θερμότητας αέρα – αέρα (αερόψυκτες)

Ο αέρας (του περιβάλλοντος) αποτελεί την πηγή θερμότητας και χρησιμοποιείται πάλι αέρας (του χώρου) για να διοχετευθεί η ψύξη ή η θέρμανση. Με τον τρόπο αυτόν λειτουργούν τα γνωστά σε όλους μας κλιματιστικά τοίχου.

Αντλίες θερμότητας αέρα – νερού (αερόψυκτες)

Στην περίπτωση αυτή χρησιμοποιείται ο αέρας (του περιβάλλοντος) ως πηγή θερμότητας και το νερό (του συστήματος θέρμανσης) χρησιμοποιείται ως μέσο μεταφοράς.

Αντλίες θερμότητας νερού (για γεωεναλλάκτη) – αέρα

Η θερμότητα αντλείται από το νερό (του περιβάλλοντος) και ο αέρας (του χώρου) αποτελεί το μέσο μεταφοράς.

Αντλίες θερμότητας νερού (για γεωεναλλάκτη) – νερού

Στην τελευταία κατηγορία η θερμότητα αντλείται από το νερό (του περιβάλλοντος) και το νερό (του συστήματος θέρμανσης) αποτελεί το μέσο μεταφοράς της.

Τα κύρια πλεονεκτήματα των αντλιών θερμότητας

Όλα όσα θέλετε να μάθετε για τις εφαρμογές θέρμανσης με χρήση Αντλιών Θερμότητας

• Γεωθερμία ή Αεροθερμία;

Οι κλιματολογικές συνθήκες της περιοχής, το κόστος εγκατάστασης, η εδαφική διαθεσιμότητα και η αξιολόγηση της εξοικονόμησης ενέργειας σε σύγκριση με άλλες πηγές ενέργειας είναι οι παράγοντες που θα καθορίσουν την επιλογή του κατάλληλου τύπου αντλίας θερμότητας.

Ο τεχνικός σύμβουλος που θα σχεδιάσει την εγκατάσταση, θα πρέπει με τη χρήση κατάλληλου λογισμικού προσομοίωσης, να αναλύσει τις επιμέρους παραμέτρους για να επιλέξει το καταλληλότερο σύστημα θέρμανσης. Εν συντομία, οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας είναι κατάλληλες για χρήση σε περιοχές όπου η θερμοκρασία περιβάλλοντος πέφτει κάτω από -10°C για διάρκεια τουλάχιστον 10 ημερών το έτος.

Στις περιπτώσεις αυτές, το λειτουργικό κόστος θέρμανσης του κτιρίου με χρήση αεροθερμίας μπορεί να είναι σημαντικά υψηλότερο και έτσι η εφαρμογή ενός συστήματος γεωθερμίας μπορεί να λειτουργήσει οικονομικότερα και αποδοτικότερα, αντισταθμίζοντας το υψηλότερο κόστος εγκατάστασης του.

• Χαμηλής ή υψηλής θερμοκρασίας;

Στο σύστημα διανομής της θέρμανσης, κάθε τύπος τερματικής μονάδας απαιτεί την κατάλληλη θερμοκρασία νερού. Η ενδοδαπέδια θέρμανση λειτουργεί σε χαμηλή θερμοκρασία νερού (35°C), σε αντίθεση με τα παλαιά θερμαντικά σώματα, που λειτουργούν σε υψηλές θερμοκρασίες νερού (≥60°C).

Η επιλογή της τεχνολογίας των αντλιών θερμότητας θα γίνει σύμφωνα με το σύστημα διανομής θέρμανσης. Όσο πιο χαμηλή είναι η θερμοκρασία εξόδου νερού της αντλίας θερμότητας, τόσο υψηλότερη είναι η απόδοση της.

Έτσι μια αντλία θερμότητας υψηλών θερμοκρασιών συνήθως απαιτείται σε εφαρμογές αντικατάστασης λεβήτων, όταν υπάρχουν εγκατεστημένα θερμαντικά σώματα που λειτουργούσαν σε υψηλότερες θερμοκρασίες και θα πρέπει να γίνει υπολογισμός της πτώσης της απόδοσης των υφιστάμενων σωμάτων για την επίτευξη της θερμικής άνεσης.

Επειδή όμως, η αποδοτικότητα μιας αντλίας θερμότητας είναι άμεσα συνδεδεμένη με τη θερμοκρασία εξόδου νερού, θα πρέπει σε αυτές τις εγκαταστάσεις να τοποθετείται σύστημα αντιστάθμισης, ώστε να μπορεί να επιτευχθεί η θερμική άνεση με τη μέγιστη ενεργειακή αποδοτικότητα του συστήματος θέρμανσης.

• Τι είναι η αντιστάθμιση;

Η αποδοτικότητα μιας αντλίας θερμότητας, ανεξαρτήτως της τεχνολογίας που χρησιμοποιεί, είναι άμεσα συνδεδεμένη με τη θερμοκρασία προσαγωγής του μέσου (νερό ή αέρας) στο χώρο.

Όσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία εξόδου νερού στο υδραυλικό κύκλωμα θέρμανσης, τόσο υψηλότερος είναι ο βαθμός απόδοσης της αντλίας θερμότητας. Το υδραυλικό τμήμα της εγκατάστασης μέσω συστήματος αυτοματισμού ελέγχει τη θερμοκρασία εξόδου της αντλίας θερμότητας με στόχο να την μεταβάλλει ανάλογα με την εξωτερική θερμοκρασία. Έτσι, η αντλία θερμότητας παρέχει πολύ ζεστό νερό μόνο όταν η θερμοκρασία περιβάλλοντος είναι πολύ χαμηλή για να εξασφαλίσει την απαιτούμενη άνεση του χώρου, ενώ όσο το εξωτερικό περιβάλλον γίνεται ηπιότερο ρυθμίζει αναλογικά την θερμοκρασία προσαγωγής για να εξασφαλίσει την άνεση με σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας.

• Τι είναι ο βαθμός απόδοσης COP;

Ο βαθμός απόδοσης είναι ένα μέτρο της αποδοτικότητας της αντλίας θερμότητας σε τυπικές συνθήκες λειτουργίας. Για παράδειγμα, μια αντλία θερμότητας που λειτουργεί με COP 4 σημαίνει ότι παρέχει
4kWh θερμικής ενέργειας, καταναλώνοντας 1kWh ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτές οι αποδόσεις πιστοποιούνται από ανεξάρτητους φορείς πιστοποίησης όπως η Eurovent. Η υψηλή εξοικονόμηση ενέργειας μπορεί να προκύψει επίσης και από τον προηγμένο έλεγχο της λειτουργίας της αντλίας θερμότητας και τη διαχείριση των επιμέρους λειτουργιών του υδραυλικού τμήματος της εγκατάστασης.

• Σε τι διαφέρουν οι αντλίες θερμότητας μεταξύ τους εκτός από την ισχύ;

Οι αντλίες θερμότητας εκτός από την θερμική τους απόδοση διαφέρουν και σε πολλά άλλα χαρακτηριστικά όπως:
• η θερμοκρασία εξόδου νερού
• η τεχνολογία που χρησιμοποιεί ο συμπιεστής
• η ύπαρξη ή όχι εσωτερικής μονάδας, δηλαδή εάν είναι ενιαίες ή διαιρούμενου τύπου
• ο βαθμός απόδοσης και η ενεργειακή κλάση κατά Eurovent.

Η επιλογή εξαρτάται από τις ανάγκες της εκάστοτε εγκατάστασης και πρέπει να γίνεται από ειδικό μετά την καταγραφή των αναγκών για την κατάρτιση ενεργειακής μελέτης.

• Γιατί Inverter;

Η τεχνολογία Inverter κάνει την αντλία θερμότητας να μεταβάλλει την απόδοση της σύμφωνα με τις ανάγκες σας, εξοικονομώντας σημαντική ποσότητα ενέργειας. Έχει στατιστικά αποδειχθεί ότι ένα σύστημα θερμικής άνεσης λειτουργεί την πλειοψηφία του χρόνου του σε μερικό φορτίο. Με την αναλογική ρύθμιση της ισχύος της μονάδας και τη βοήθεια της τεχνολογίας Inverter, επιτυγχάνεται πολύ υψηλός βαθμός απόδοσης COP και μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας. Τέλος, η τεχνολογία Inverter αποτρέπει την έναρξη / παύση λειτουργίας η οποία καταπονεί το μηχάνημα και έχει αρνητικά αποτελέσματα στην άνεση του χώρου.

• Τι είναι η ενίσχυση (back up) με λέβητα ή ηλεκτρικές αντιστάσεις;

Η αποδοτικότητα μιας αντλίας θερμότητας είναι αντιστρόφως ανάλογη με την εξωτερική θερμοκρασία. Έτσι, όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος πέφτει κάτω από τους 0οC, η αποδοτικότητά της μειώνεται και θα πρέπει ο σχεδιαστής του συστήματος θέρμανσης να εξασφαλίζει τη θερμική άνεση του κτιρίου, είτε αυξάνοντας την ονομαστική ισχύ της μονάδας, είτε σχεδιάζοντας υποστηρικτικά συστήματα θέρμανσης σε ενισχυτική λειτουργία (Βack–up). Συνήθως εφαρμόζεται σύστημα ενίσχυσης της θέρμανσης είτε με ηλεκτρικές αντιστάσεις, είτε με εγκατάσταση βοηθητικού λέβητα πετρελαίου ή αερίου για υποστηρικτική λειτουργία. Στα υφιστάμενα σπίτια, είναι δυνατό να κρατηθεί ο υπάρχων λέβητας – εάν είναι σε καλή κατάσταση – σε υποστηρικτική λειτουργία της αντλίας θερμότητας. Ο λέβητας μπορεί να παρέχει το ζεστό νερό χρήσης και ενεργοποιείται βοηθητικά τις πιο κρύες ημέρες του έτους.

• Πόσες ζώνες άνεσης μπορώ να έχω;

Μπορείτε να δημιουργήσετε διαφορετικές ζώνες άνεσης στο σπίτι σας. Κάθε ζώνη μπορεί να έχει το δικό της υδραυλικό κύκλωμα και να ελέγχεται από κεντρικό χειριστήριο ελέγχου. Έτσι, μπορεί κάποιος να μειώσει την επιθυμητή θερμοκρασία σε ζώνες που δεν είναι κατειλημμένες, να συνδυάσει στο σύστημα θέρμανσης του ζώνες με ενδοδαπέδιο σύστημα διανομής και ζώνες με τερματικές μονάδες νερού. Επίσης, μέσω του χειριστηρίου ελέγχου, μπορεί να ρυθμιστεί η θερμοκρασία κάθε ζώνης άνεσης του σπιτιού από ένα σημείο. Το κεντρικό χειριστήριο καταγράφει και διαβιβάζει τη θερμοκρασία της ζώνης στο υδραυλικό τμήμα της εγκατάστασης για να βελτιστοποιήσει τη λειτουργία του συστήματος θέρμανσης.

• Ο λέβητας πετρελαίου μου είναι ρυθμισμένος στους 75°C , θα πρέπει και η αντλία θερμότητας να παράγει την αντίστοιχη θερμοκρασία ώστε να ζεστάνει τον χώρο μου;

Στις περισσότερες περιπτώσεις δεν είναι απαραίτητο κάτι τέτοιο. Η υψηλή θερμοκρασία νερού εξυπηρετεί την άμεση θέρμανση του χώρου όταν η λειτουργία είναι διακοπτόμενη ή όταν η επιλογή των θερμαντικών σωμάτων δεν έχει γίνει βάση μελέτης αλλά με εμπειρικό τρόπο, όπως δηλαδή συμβαίνει σε πολλές περιπτώσεις με τα συστήματα θέρμανσης υγρών, αέριων και στερεών καυσίμων. Επειδή οι αντλίες είναι σχεδιασμένες για συνεχή χρήση δεν έχουν ανάγκη υψηλών θερμοκρασιών, αλλά έχουν ανάγκη προσεκτικής μελέτης, και αυτό μάλιστα αποτελεί έναν από τους πολλούς παράγοντες εξοικονόμησης.

• Είναι αλήθεια ότι οι αντλίες θερμότητας μπορούν να συνδυαστούν μόνο με ενδοδαπέδια θέρμανση;

Όχι, σε καμία περίπτωση δεν ισχύει κάτι τέτοιο. Οι αντλίες θερμότητας μπορούν να συνδεθούν σε όλα τα συστήματα θέρμανσης με κύκλωμα νερού, απλά η ενδοδαπέδια θέρμανση αποτελεί ιδανικό σύστημα για να συνδυαστεί η αντλία.

• Μπορεί μια αντλία θερμότητας να συνδυαστεί με όλων των ειδών τα σώματα;

Ναι, με την κατάλληλη επιλογή αντλίας και τη μελέτη και ρύθμιση των παραμέτρων της εκάστοτε εγκατάστασης, μπορούν να συνδεθούν και να λειτουργήσουν με σχεδόν όλους τους τύπους σωμάτων με το ίδιο ή και καλύτερο αποτέλεσμα από τους λέβητες πετρελαίου.

• Μπορεί να τοποθετηθεί αντλία θερμότητας και σε πολυκατοικίες;

Ναι, μπορεί να τοποθετηθεί ως κεντρική μονάδα που τροφοδοτεί και καλύπτει όλα τα διαμερίσματα σε αντικατάσταση του λέβητα αρκεί να πληρούνται κάποιες προϋποθέσεις. Σε διαφορετική περίπτωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεμονωμένα σε ένα διαμέρισμα παρέχοντας του αυτονομία και κάλυψη των δικών του αναγκών θέρμανσης.

• Ποιος είναι ο σωστός σχεδιασμός μιας εγκατάστασης θέρμανσης;

Ο σωστός σχεδιασμός και λειτουργία των σύγχρονων συστημάτων θέρμανσης βασίζονται στα παρακάτω:
• Λειτουργία σε όσο το δυνατό χαμηλή θερμοκρασία νερού σε αντίθεση με τις θερμοκρασίες των 70-90°C που λειτουργούσαν τα παλαιότερα συστήματα.
• Συνεχόμενη και όχι διακοπτόμενη λειτουργία του συστήματος, με στόχο να διατηρείται η θερμοκρασία του κτιρίου σε συγκεκριμένα θερμοκρασιακά επίπεδα.
• Δεν συνίσταται η υπερδιαστασιολόγηση των μονάδων με μεγαλύτερα συστήματα από τις απώλειες του κτιρίου.
• Εγκατάσταση με ηλεκτρονικούς θερμοστάτες για μεγαλύτερη ακρίβεια μέτρησης, με χρήση χρονοπρογραμμάτων για τη διευκόλυνση του χρήστη.
• Επιλογή αντλίας θερμότητας όσο το δυνατόν υψηλότερης απόδοσης για τη θέρμανση χώρων και την παραγωγή ζεστών νερών χρήσης.

• Πώς μπορώ να υπολογίσω τι αντλία θα χρειαστώ;

Για να υπολογιστεί η ισχύς και ο τύπος της αντλίας που θα χρειαστείτε θα πρέπει να ληφθεί υπόψη η μέθοδος θέρμανσης. Αν για παράδειγμα, η θέρμανση στους χώρους γίνεται με τη χρήση θερμαντικών σωμάτων τότε θα πρέπει να ληφθούν υπόψη οι απώλειες του χώρου, ο αριθμός και το μέγεθος των θερμαντικών σωμάτων, ο τρόπος σύνδεσής τους στο δίκτυο και το προφίλ των εξωτερικών θερμοκρασιών που επικρατούν στην περιοχή. Οι πιστοποιημένες εταιρίες που προωθούν τις αντλίες θερμότητας διαθέτουν λογισμικά και εργαλεία υπολογισμού για τη μελέτη της εγκατάστασης, ώστε να προκύψει η καταλληλότερη αντλία, το κόστος εγκατάστασης καθώς και η εξοικονόμηση ενέργειας που θα προκύψει.

• Το υφιστάμενο σύστημα θέρμανσης μου καλύπτει και τις ανάγκες σε ζεστό νερό χρήσης, θα μπορεί να κάνει το ίδιο και η αντλία θερμότητας; Και αν ναι, με το boiler που ήδη έχω;

Ναι, οι περισσότερες αντλίες θερμότητας παράγουν ζεστό νερό χρήσης με τον ίδιο τρόπο που το κάνει ένας λέβητας πετρελαίου. Το boiler θα χρειαστεί αντικατάσταση σε λίγες περιπτώσεις όπου το υφιστάμενο δεν είναι κατάλληλων προδιαγραφών ώστε να λειτουργεί με αντλία θερμότητας.

• Ποια είναι η διάρκεια ζωής των αντλιών θερμότητας;

Μια ποιοτική και επώνυμη αντλία θερμότητας εφόσον επιλεχθεί και εγκατασταθεί σωστά και κατά τη διάρκεια ζωής της τηρούνται οι οδηγίες τακτικής συντήρησης της, μπορεί να έχει διάρκεια ζωής πάνω από τα 20 έτη σε άριστη λειτουργία.