Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας αποδοτικότερες από τον συμβατικό κλιματισμό

 

Ο οργανισμός ASHRAE (Αμερικανικός Οργανισμός Μηχανικών Θέρμανσης και Κλιματισμού), ιδρύθηκε το 1894 και εδρεύει στην Ατλάντα. Είναι από τους κορυφαίους παγκοσμίως επιστημονικούς φορείς που ασχολούνται με την ενεργειακή απόδοση, τη θέρμανση, την ψύξη, την ποιότητα του αέρα εσωτερικών χώρων και την αειφόρο σχεδίαση κτιρίων.

Το 2008 ο οργανισμός πραγματοποίησε ανακαίνιση στο κτίριο του εγκαθιστώντας γεωθερμικές αντλίες θερμότητας και συστήματα VRF (Variable Refrigerant Flow = μεταβλητή ροή ψυκτικού μέσου). Με την ολοκλήρωσή της ανακαίνισης προχώρησε σε εκπόνηση μελέτης διάρκειας δύο ετών συγκρίνοντας αυτά τα δύο συστήματα. Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά! Η γεωθερμική αντλία θερμότητας «ξεπέρασε» με μεγάλη διαφορά σε ενεργειακή απόδοση το σύστημα VRF.

Τα συστήματα VRF εξυπηρετούν τους χώρους του 1ου ορόφου ενώ οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας τους χώρους του 2ου ορόφου. Το κτίριο περιλαμβάνει 1.600 αισθητήρες που παρακολουθούν τις λειτουργίες των συστημάτων κλιματισμού και τις συνθήκες σε κάθε ζώνη και βοηθούν στη συνεχή λήψη μετρήσεων.

Οι χώροι που εξυπηρετούν τα συστήματα των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας και των VRF έχουν διαφορετικά ψυκτικά και θερμικά φορτία, οπότε οι ερευνητές υπολόγισαν τα φορτία που παρέχονται από το καθένα βασιζόμενοι στην έξοδο κάθε τερματικής μονάδας. Επικέντρωσαν τις έρευνές τους στον προσδιορισμό των πραγματικών αποδόσεων ψύξης-θέρμανσης, την ανάλυση των δεδομένων και τον υπολογισμό των μετρούμενων και πειραματικών μετρήσεων που προέρχονται από τα δύο αυτά συστήματα. Συγκέντρωσαν δεδομένα για τον τρόπο λειτουργίας (on-off / θέρμανση / ψύξη), τη θερμοκρασία ζώνης και θερμοκρασία εξόδου αέρα σε κάθε Fan Coil ή αντλία θερμότητας.

Στα δεδομένα της μελέτης περιέχονται και μετρήσεις στον γεωεναλλάκτη, όπως παροχή νερού και θερμοκρασία επιστροφής. Έτσι, παρόλο που η ενέργεια που καταναλώνεται από κάθε σύστημα επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες (συμπεριλαμβανομένου του εμβαδού του χώρου), ψυκτικά και θερμικά φορτία, στρατηγικές ελέγχου & συνθήκες λειτουργίας, οι ερευνητές κατέληξαν σε συγκρίσιμα μεγέθη, καθιστώντας απολύτως σαφή την πραγματική αποτελεσματικότητα του κάθε συστήματος.

Οι βαθμοί απόδοσης που υπολογίστηκαν περιλαμβάνουν όλη την ενέργεια που χρησιμοποιήθηκε από τα δύο συστήματα. Για την περίοδο που μελετήθηκε τα συστήματα VRF χρησιμοποίησαν 41% περισσότερη ενέργεια για ψύξη την καλοκαιρινή περίοδο (Μάιος – Σεπτέμβριος) και 172% περισσότερη ενέργεια για θέρμανση το χειμώνα (Οκτώβριος – Απρίλιος).

Μηνιαία κατανάλωση ενέργειας ανά τετραγωνικό μέτρο:

Η βασική διαφορά μεταξύ του γεωθερμικού συστήματος και του συστήματος VRF έγκειται στο μέσο συναλλαγής θερμότητας: έδαφος αντί αέρα περιβάλλοντος. Είναι σαφές ότι οι θερμοκρασίες του γεωθερμικού εναλλάκτη ήταν ευνοϊκότερες από τις θερμοκρασίες του περιβάλλοντος αέρα για τη λειτουργία της αντλίας θερμότητας. Αυτό επιτρέπει στη γεωθερμική αντλία θερμότητας να λειτουργεί σε υψηλότερες αποδόσεις. Λόγω των θερμοδυναμικών πλεονεκτημάτων αποβολής θερμότητας ή εξαγωγής θερμότητας από το έδαφος και όχι από τον αέρα, το σύστημα των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας έχει καλύτερη λειτουργική αποτελεσματικότητα, ιδιαίτερα όταν ο καιρός είναι κρύος και ζεστός.

Ο Πρόεδρος και Διευθύνων Σύμβουλος Doug Dougherty είπε ότι «Η μελέτη της ψυκτικής και θερμαντικής απόδοσης στο κτίριο γραφείων της ASHRAE αποδεικνύει ότι το σύστημα γεωθερμίας κατανάλωσε κατά 44% λιγότερη ενέργεια κατά μέσο όρο από το σύστημα VRF για την περίοδο των δύο ετών, με υπολογισμένες όλες τις μεταβλητές».

Το συμπέρασμα της σημαντικότατης αυτής μελέτης, της πιο εμπεριστατωμένης και αξιόπιστης που έχει παρουσιαστεί τα τελευταία χρόνια, είναι ότι σε κάθε νέο κτίριο που κατασκευάζεται, οι μελετητές, οι μηχανικοί και οι ιδιοκτήτες οφείλουν να εξετάζουν ως πρώτη λύση για θέρμανση και  κλιματισμό τη λύση της γεωθερμίας. Σε καμία περίπτωση τα συστήματα VRV-VRF δεν αποτελούν στα σύγχρονα κτίρια την ενδεδειγμένη λύση, με μεγάλη μάλιστα διαφορά σε ενεργειακή κατανάλωση.