ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΟΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ- ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΜΙΚΡΟΣΗΘ ΚΑΙ ΣΥΜΒΑΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Transcript

1 ΑΡΙΣΟΣΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΗΜΙΟ ΘΕΑΛΟΝΙΚΗ ΠΟΛΤΣΕΧΝΙΚΗ ΧΟΛΗ ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ Διπλωματική Εργαςία ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΟΣ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ- ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΜΙΚΡΟΣΗΘ ΚΑΙ ΣΥΜΒΑΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΖΕΖΑ ΝΙΚΟΛΑΟ ΕΠΙΒΛΕΨΗ: ΜΗΝΑ ΑΛΕΞΙΑΔΗ, ΛΕΚΣΟΡΑ ΘΕΑΛΟΝΙΚΗ 2014

2 ΠΗΝΑΚΑ ΠΔΡΗΔΥΟΜΔΝΧΝ 1. ΓΔΧΘΔΡΜΗΚΟ ΚΛΗΜΑΣΜΟ ΓΔΝΗΚΑ ΓΗΑ ΣΖ ΓΔΧΘΔΡΜΗΑ ΚΑΗ ΣΖΝ ΑΞΗΟΠΟΗΖΖ ΣΖ Γεληθά Οξηζκφο Γεσζεξκηθήο Δλέξγεηαο Γεσζεξκηθή ρξήζε Γεσζεξκία σο ΑΠΔ Γεσζεξκηθή Έξεπλα Καηεγνξίεο γεσζεξκηθψλ πεδίσλ Σαμηλφκεζε Γεσζεξκηθψλ πζηεκάησλ Υξήζε θαη εθαξκνγέο Πιενλεθηήκαηα θαη Μεηνλεθηήκαηα Πξνυπνζέζεηο ζσζηήο εθκεηάιιεπζεο θαη αλάπηπμεο γεσζεξκηθήο ελεξγείαο ΤΣΖΜΑΣΑ ΑΒΑΘΟΤ ΓΔΧΘΔΡΜΗΑ- ΑΝΣΛΗΔ ΘΔΡΜΟΣΖΣΑ ΓΗΑ ΟΗΚΗΑΚΖ ΥΡΖΖ Γεσζεξκηθφο θιηκαηηζκφο.δηζαγσγή Αβαζήο γεσζεξκία πζηήκαηα γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο Γεληθά γηα ηηο αληιίεο ζεξκφηεηαο χγθξηζε γαζ κε ζπκβαηηθά ζπζηήκαηα αζ Καηεγνξίεο γεσζεξκηθψλ ζπζηεκάησλ γαζ & γεσελαιιάθηεο ρεδηαζκφο γεσζεξκηθνχ ελαιιάθηε θιεηζηνχ θπθιψκαηνο ΘΔΡΜΗΚΑ & ΦΤΚΣΗΚΑ ΦΟΡΣΗΑ ΥΔΓΗΑΜΟΤ ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΘΔΡΜΗΚΟΤ ΦΟΡΣΗΟΤ ΥΔΓΗΑΜΟΤ ΚΣΗΡΗΟΤ Τπνινγηζκφο Θεξκηθψλ Φνξηίσλ. Δηζαγσγή Πεξηγξαθή Μεζνδνινγίαο Τπνινγηζκφο Θεξκηθψλ Αλαγθψλ Καηνηθίαο ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΦΤΚΣΗΚΧΝ ΦΟΡΣΗΧΝ ΚΣΗΡΗΟΤ Φπθηηθά Φνξηία. Γεληθά Μεζνδνινγία Τπνινγηζκνχ Φπθηηθνχ Φνξηίνπ ρεδηαζκνχ Τπνινγηζκφο Φπθηηθψλ Φνξηίσλ Καηνηθίαο ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΔΣΖΗΧΝ ΑΝΑΓΚΧΝ ΚΛΗΜΑΣΗΜΟΤ ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΜΔΘΟΓΟΤ Ζ Μέζνδνο ησλ Βαζκνεκεξψλ. Γεληθά

3 3.1.2 Θεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο Σ bal Τπνινγηζκφο Βαζκνεκεξψλ ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΔΣΖΗΧΝ ΘΔΡΜΗΚΧΝ ΚΑΗ ΦΤΚΣΗΚΧΝ ΑΝΑΓΚΧΝ ΚΑΣΟΗΚΗΑ Τπνινγηζκφο Θεξκηθψλ Αλαγθψλ Τπνινγηζκφο Δηήζησλ αλαγθψλ Φχμεο Καηνηθίαο ΤΣΖΜΑΣΑ ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΖ ΤΣΖΜΑΣΑ ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΖ ΖΛΔΚΣΡΗΜΟΤ ΘΔΡΜΟΣΖΣΑ.ΔΗΑΓΧΓΖ Γεληθά Πιενλεθηήκαηα Δθαξκνγέο Βαζηθά κέξε ζπζηήκαηνο ΖΘ Δίδε ζπζηεκάησλ ΖΘ Βαζκφο απφδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο ΑΝΑΛΤΣΗΚΖ ΠΑΡΟΤΗΑΖ ΤΣΖΜΑΣΧΝ ΖΘ Δηζαγσγή Μεραλή Otto θαη ιέβεηαο αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο Μεραλή diesel θαη ιέβεηαο αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο γηα παξνρή Ε.Ν.Υ ή αηκνχ ρακειήο πίεζεο Αεξηνζηξφβηινο κε ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο ησλ θαπζαεξίσλ γηα παξνρή αηκνχ Μεραλέο Stirling Κπςέιεο Καπζίκνπ Αηκνζηξφβηινο απνκάζηεπζεο ΣΡΗΠΑΡΑΓΧΓΖ Γεληθά Οηθνλνκηθή εθαξκνγή ζπζηεκάησλ Σξηπαξαγσγήο ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΖ ΜΗΚΡΖ ΚΛΗΜΑΚΑ (MICRO-CHP) Οξηζκφο. Γεληθά Οηθνλνκηθή επηινγή ελφο ΖΘ κηθξήο θιίκαθαο Πιενλεθηήκαηα θαη Μεηνλεθηήκαηα Μηθξνζπκπαξαγσγήο Μίθξν ΖΘ γηα νηθηαθή ρξήζε Σξφπνη ιεηηνπξγηάο ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο κηθξήο θιίκαθαο Σερλνινγίεο θαη θαχζηκα ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο κηθξήο θιίκαθαο ΔΜΠΟΡΗΚΑ ΤΣΖΜΑΣΑ ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΖ

4 4.5.1 πζηήκαηα κηθξνζπκπαξαγσγήο stirling πζηήκαηα κηθξνζπκπαξαγσγήο εζσηεξηθήο θαχζεο πζηήκαηα Αηκνκεραλψλ πζηήκαηα Μηθξνηνπξκπηλψλ πζηήκαηα Κπςειψλ θαπζίκνπ ΓΗΑΣΑΗΟΛΟΓΖΖ-ΔΠΗΛΟΓΖ ΤΣΖΜΑΣΧΝ ΚΑΗ ΟΗΚΟΝΟΜΗΚΖ ΤΓΚΡΗΖ ΓΗΑΣΑΗΟΛΟΓΖΖ-ΔΠΗΛΟΓΖ ΓΔΧΘΔΡΜΗΚΧΝ ΤΣΖΜΑΣΧΝ Δπηινγε Γεσζεξκηθήο Αληιίαο Γηαζηαζηνιφγεζε νξηδφληηνπ γεσζεξκηθνχ ελαιιάθηε θιεηζηνχ θπθιψκαηνο Γηαζηαζηνιφγεζε θάζεηνπ γεσζεξκηθνχ ελαιιάθηε θιεηζηνχ θπθιψκαηνο πγθεληξσηηθφο πίλαθαο Γεσζεξκηθψλ πζηεκάησλ ΓΗΑΣΑΗΟΛΟΓΖΖ-ΔΠΗΛΟΓΖ ΜΗΚΡΟΖΘΤΑ Γεληθά Δπηινγή ΜηθξνΖΘ Θεζζαινλίθεο Δπηινγή ΜηθξνΖΘ Ζξάθιεην Δπηινγή ΜηθξνΖΘ Καζηνξηά ΚΟΣΟΛΟΓΖΖ ΔΓΚΑΣΑΣΑΖ-ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ ΤΣΖΜΑΣΧΝ ΚΑΗ ΤΓΚΡΗΖ Δηζαγσγή πγθεληξσηηθφο Πίλαθαο Κφζηνπο Θεζζαινλίθεο πγθεληξσηηθφο Πίλαθαο Κφζηνπο Καζηνξηάο πγθεληξσηηθφο Πίλαθαο Κφζηνπο Ζξάθιεην ΤΝΟΦΖ-ΤΜΠΔΡΑΜΑΣΑ Βηβιηνγξαθία

5 1. ΓΔΧΘΔΡΜΗΚΟ ΚΛΗΜΑΣΜΟ 1.1 ΓΔΝΗΚΑ ΓΗΑ ΣΖ ΓΔΧΘΔΡΜΗΑ ΚΑΗ ΣΖΝ ΑΞΗΟΠΟΗΖΖ ΣΖ Γεληθά Ζ Γεσζεξκία απνηειεί ηνλ θιάδν ηεο Γεσθπζηθήο Δπηζηήκεο πνπ εμεηάδεη ηα ζεξκηθά θαηλφκελα, ηα νπνία ζπληεινχληαη ζην εζσηεξηθφ ηεο Γεο. Γεδνκέλνπ φηη θάζε γεσθπζηθφ θαηλφκελν πξνθαιεί έθιπζε ελέξγεηαο κε ηε κνξθή ζεξκφηεηαο ή επεξεάδεηαη απφ ηε ζεξκνθξαζία, είλαη πξνθαλέο, φηη ππάξρεη είηε άκεζε είηε έκκεζε ζχλδεζε απηνχ κε ηε γεσζεξκία Οξηζκόο Γεσζεξκηθήο Δλέξγεηαο Χο Γεσζεξκηθή Δλέξγεηα νξίδεηαη ε ζεξκηθή ελέξγεηα πνπ πεξηέρεηαη ζηα πεηξψκαηα θαη ζηα ξεπζηά ηεο γεο, ζπλήζσο φκσο ν φξνο «γεσζεξκηθή ελέξγεηα» ρξεζηκνπνηείηαη γηα ην ηκήκα ηεο γήηλεο ζεξκφηεηαο πνπ βξίζθεηαη απνζεθεπκέλν κε ηε κνξθή ζεξκνχ λεξνχ, αηκνχ ή ζεξκψλ πεηξσκάησλ ζε επλντθέο γεσινγηθέο ζπλζήθεο, δειαδή πεξηνξίδεηαη ζηα πξψηα ηξία πεξίπνπ ρηιηφκεηξα απφ ηελ επηθάλεηα ηεο γεο. Ζ ελέξγεηα απηή βξίζθεηαη ζπλήζσο πεξηνξηζκέλε ζε κία γεσζεξκηθή πεξηνρή ή πεδίν κε ζπγθεθξηκέλα επηθαλεηαθά φξηα Γεσζεξκηθή ρξήζε Χο γεσζεξκηθή ρξήζε ελλνείηαη ε νηθνλνκηθή εθκεηάιιεπζε ηνπ αηκνχ ή ησλ ζεξκψλ λεξψλ, είηε απηά ξένπλ θπζηθά, είηε βγαίλνπλ ζηελ επηθάλεηα κέζσ γεψηξεζεο. Οη γεσζεξκηθέο ρξήζεηο αθφκε πεξηιακβάλνπλ ηελ αμηνπνίεζε ηεο ζεξκφηεηαο ησλ πεηξσκάησλ ή ηνπ εδάθνπο Απηέο ηαμηλνκνχληαη ζε ειεθηξηθέο (γηα παξαγσγή ειεθηξηθήο ηζρχνο) θαη ζε άκεζεο (γηα ζέξκαλζε). Ο ξπζκφο αχμεζεο ηεο ζεξκνθξαζίαο κε ην βάζνο απφ ηελ επηθάλεηα ηεο γεο νλνκάδεηαη γεσζεξκηθή βαζκίδα. Ζ γεσζεξκηθή βαζκίδα θπκαίλεηαη απφ 5 έσο 70 C/km, κε κέζε ηηκή ηνπο 30 C/km. Πεξηνρέο κε ζεσξεηηθά γεσζεξκηθφ ελδηαθέξνλ είλαη νη πεξηνρέο πνπ δηαζέηνπλ γεσζεξκηθή βαζκίδα κεγαιχηεξε απφ ηε κέζε ηηκή. Οη πεξηζζφηεξεο απφ απηέο βξίζθνληαη ζηα φξηα ησλ ιηζνζθαηξηθψλ πιαθψλ Γεσζεξκία σο ΑΠΔ Ζ γεσζεξκία φπσο αλαθέξακε είλαη ε ελέξγεηα πνπ πξνέξρεηαη απφ ην εζσηεξηθφ ηεο γεο ε νπνία είλαη ζεσξεηηθά απεξηφξηζηε. πκθψλα κε ηα ζεκεξηλά δεδνκέλα ζην εζσηεξηθφ ηεο γεο αλαπηχζζνληαη ζεξκνθξαζίεο απφ ν C ζηνλ καλδχα θαη κεγαιχηεξεο ησλ 4000 ζηνλ ππξήλα. Γηα λα 4

6 ζεσξεζνχλ νη γεσζεξκηθνί πφξνη σο αλαλεψζηκνη πξέπεη λα πξνζδηνξηζηεί ε δπλαηφηεηα θαη ν ξπζκφο ηεο πιήξνπο ελεξγεηαθήο αλαθφξηηζεο ελφο γεσζεξκηθνχ ζπζηήκαηνο εκαληηθφ πιενλέθηεκα ηεο γεσζεξκίαο ζε ζρέζε κε ηηο ππφινηπεο ΑΠΔ είλαη ε κφληκε παξνρή ελέξγεηαο θαζ φιε ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο, ρσξίο δηαθπκάλζεηο θαη κε κηθξφ ιεηηνπξγηθφ θφζηνο, φπσο επίζεο ε δπλαηφηεηα αλάθηεζεο θαη εθκεηάιιεπζεο ηεο ππάξρνπζαο ππεδαθηθήο ζεξκφηεηαο Γεσζεξκηθή Έξεπλα Αξρηθά ε έξεπλα γηα ηελ εχξεζε γεσζεξκηθψλ πεξηνρψλ κε ξεπζηά πνπ λα ζρεκαηίδνπλ νηθνλνκηθά εθκεηαιιεχζηκα θνηηάζκαηα πξαγκαηνπνηείηαη επηθαλεηαθά κε φζν ην δπλαηφλ κηθξφηεξεο δαπάλεο.απηφ ην ζηάδην πεξηιακβάλεη: ηε ιήςε θαη κειέηε αεξνθσηνγξαθηψλ, αλάιπζε γεσινγηθψλ ραξηψλ, ρεκηθή αλάιπζε ησλ ηνπηθψλ πδαηίλσλ πεγψλ εχξεζε ζπγθέληξσζεο ηνπ εδάθνπο ζε κέηαιια θαζψο θαη κέηξεζε ηεο βαξχηεηαο θαη ησλ καγλεηηθψλ πεδίσλ ησλ πεξηνρψλ. Δπφκελν ζηάδην ζε πεξίπησζε πνπ ε επηθαλεηαθή κέζνδνο δείμεη ζεηηθά απνηειέζκαηα είλαη ε αλφξπμε εξεπλεηηθψλ θαη θαηφπηλ παξαγσγηθψλ γεσηξήζεσλ. Απηφ απνηειεί ηελ πην αμηφπηζηε κέζνδν ε νπνία φκσο ηηο πεξηζζφηεξεο θφξεο είλαη ηδηαίηεξα δαπαλεξή Καηεγνξίεο γεσζεξκηθώλ πεδίσλ Αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία ηνπ ππεδάθνπο ή ηνπ ξεπζηνχ κπνξνχκε λα θαηεγνξηνπνηήζνπκε ηα γεσζεξκηθά πεδία. Ζ ελζαιπία ησλ ξεπζηψλ ΓΖ, ε νπνία κπνξεί λα ζεσξεζεί αλάινγε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπο, ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα εθθξάζεη ην ζεξκηθφ πεξηερφκελφ ηνπο. Έηζη ηα πεδία ηαμηλνκνχληαη ζε: α) πςειήο ελζαιπίαο: ξεπζηά κε ζεξκνθξαζία κεγαιχηεξε απφ 150ºC β) κέζεο ελζαιπίαο: ξεπζηά κε ζεξκνθξαζία απφ 90ºC κέρξη 150ºC γ) ρακειήο ελζαιπίαο: ξεπζηά κε ζεξκνθξαζία απφ 25 κέρξη 90ºC δ) πνιχ ρακειήο Δλζαιπίαο (Οκαιή, θαλνληθή, αβαζήο) κε ζεξκνθξαζίεο κηθξφηεξεο ησλ 25 o C Σαμηλόκεζε Γεσζεξκηθώλ πζηεκάησλ Σα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα κπνξνχλ λα ηαμηλνκεζνχλ κε δηάθνξα θξηηήξηα, φπσο : ην είδνο ησλ γεσζεξκηθψλ πφξσλ, ν ηχπνο θαη ε ζεξκνθξαζία ησλ ξεπζηψλ, ν ηχπνο ηνπ πεηξψκαηνο πνπ θηινμελεί ηα ξεπζηά, ην είδνο ηεο εζηίαο ζεξκφηεηαο, αλ θπθινθνξνχλ ή φρη ξεπζηά ζηνλ ηακηεπηήξα θ.ά. ε ζρέζε κε ην είδνο ησλ γεσζεξκηθψλ πφξσλ δηαθξίλνληαη ζηηο παξαθάησ θαηεγνξίεο ζπζηεκάησλ 5

7 α) Yπδξνζεξκηθά ζπζηήκαηα ή πφξνη Δίλαη ηα θπζηθά ππφγεηα ζεξκά ξεπζηά πνπ βξίζθνληαη ζε έλαλ ή πεξηζζφηεξνπο ηακηεπηήξεο, ζεξκαίλνληαη απφ κία εζηία ζεξκφηεηαο θαη ζπρλά εκθαλίδνληαη ζηελ επηθάλεηα ηεο γεο κε ηε κνξθή ζεξκψλ εθδειψζεσλ. Σα ζπζηήκαηα απηά ζπρλά ηαπηίδνληαη κε ην ζχλνιν ζρεδφλ ησλ γεσζεξκηθψλ πεδίσλ, αθνχ ζήκεξα είλαη ζηελ πξαγκαηηθφηεηα ηα κφλα ζπζηήκαηα πνπ αμηνπνηνχληαη γηα ηελ παξαγσγή γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο. β) Αβαζήο γεσζεξκία (earth energy) Με ηελ αβαζή γεσζεξκία ιακβάλνληαη (ή θαη απνξξίπηνληαη) πνζφηεηεο ελέξγεηαο απφ κηθξά βάζε κε ηελ αλαθπθινθνξία λεξνχ ζηα πξψηα 100 m απφ ηελ επηθάλεηα ηεο γεο ή κε ηελ θπθινθνξία ππφγεησλ λεξψλ ή λεξψλ απφ ιίκλεο, πνηάκηα θαη ηε ζάιαζζα. Απνηειεί ηελ ηαρχηεξα αλαπηπζζφκελε κνξθή ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο. Ζ αβαζήο γεσζεξκία ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα γηα ηελ ςχμε θαη ηελ ζέξκαλζε θηεξίσλ θαζψο θαη ηελ παξνρή δεζηνχ λεξνχ κέζσ ησλ GHP (Geothermal Heat Pumps) ζπζηεκάησλ. Σρ Απεηθόληζε Αληιίαο Θεξκόηεηαο 6

8 γ) Πξνρσξεκέλα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα (enhanced geothermal systems) Αλαθέξνληαη ζηα ζεξκά πεηξψκαηα ζε βάζνο απφ 2 κέρξη 10 km, απφ ηα νπνία κπνξεί λα αλαθηεζεί ελέξγεηα ρξεζηκνπνηψληαο λεξφ πνπ δηνρεηεχεηαη απφ ηελ επηθάλεηα, κέζσ θαηάιιεισλ γεσηξήζεσλ, θαη αλαθηάηαη αξθεηά ζεξκφηεξν κε ηε κνξθή λεξνχ ή αηκνχ κέζσ άιισλ γεσηξήζεσλ. δ) Γεσπεπηεζκέλα ζπζηήκαηα (geopressured systems) απνηεινχληαη απφ ξεπζηά εγθιεηζκέλα ζε κεγάιν βάζνο, βξίζθνληαη πεξηνξηζκέλα απφ κε πεξαηά πεηξψκαηα θαη ε πίεζή ηνπο ππεξβαίλεη ηελ πδξνζηαηηθή. ε) Μαγκαηηθά ζπζηήκαηα (magma systems) αλαθέξνληαη ζηελ απφιεςε ζεξκφηεηαο κε θαηάιιειεο γεσηξήζεηο ζε καγκαηηθέο δηεηζδχζεηο, πνπ βξίζθνληαη ζε κηθξφ ζρεηηθά βάζνο Υξήζε θαη εθαξκνγέο Όζνλ αθνξά ηα πεδία πςειήο θαη κέζεο ελζαιπίαο ε θχξηα ρξήζε ηνπο είλαη γηα παξάγσγε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο αιιά ηαπηφρξνλα κπνξνχλ λα εμαζθαιίζνπλ ζέξκαλζε θαη δεζηφ λεξφ ρξήζεο. Σα κέζεο ελζαιπίαο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα παξάγσγε ελεξγείαο κηθξήο ηζρχνο ε ζέξκαλζε κεγάισλ εγθαηαζηάζεσλ θαη νηθηζκψλ Άκεζε ρξήζεο ηεο γεσζεξκίαο γίλεηαη ζηα πεδία ρακειήο ελζαιπίαο κε εθαξκνγέο φπσο: α) ζεξκά ινπηξά β) ζεξκνθήπηα θαη ηρζπνθαιιηέξγεηεο γ) Βηνκεραληθέο εθαξκνγέο δ) Θέξκαλζε ρσξψλ θαη θιηκαηηζκφο Πιενλεθηήκαηα θαη Μεηνλεθηήκαηα Ζ γεσζεξκηθή ελέξγεηα ζεσξείηαη «ήπηα» κνξθή ελέξγεηαο, ζε ζχγθξηζε κε ηηο ζπκβαηηθέο κνξθέο ελέξγεηαο, ρσξίο βέβαηα νη πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο απφ ηελ εθκεηάιιεπζή ηεο λα είλαη ζπρλά ακειεηέεο Βαζηθφ πιενλέθηεκα ηεο είλαη φηη απνηειεί κηα αλαλεψζηκε θαη ζρεηηθά ήπηα πεγή ελέξγεηαο. ηνπο γεσζεξκηθνχο ζηαζκνχο ελεξγείαο νη εθπνκπέο CO2 θηάλνπλ ην 1% ησλ αληίζηνηρσλ θαηαλάισζεο θαχζηκνπ ελψ νη ζεηηθέο ελψζεηο πνπ εθπέκπνπλ θηάλνπλ ην 3%. 7

9 Οη εθπνκπέο απφ γεσζεξκηθέο κνλάδεο πνηθίιινπλ αλάινγα κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ πεδίνπ, θαζψο θαη ηελ ηερλνινγία παξαγσγήο αιιά γεληθά ζπγθξίλνληαη επλντθά κε ηηο αληίζηνηρεο (έκκεζεο ή άκεζεο) απφ άιιεο ΑΠΔ. Μνξθή ελέξγεηαο CO2 NOx SOx Άλζξαθαο ,4 11,8 Πεηξέιαην ,4 1,6 Φπζηθφ αέξην 453 1,4 0,0 Γεσζεξκηθή ελέξγεηα * 95 0,3 0,1 Φσηνβνιηατθά** 135 0,3 0,4 Βηνκάδα 20 1,8 0,5 Πίλαθαο.1.1.Δθπνκπέο Γηαθόξσλ Δλεξγεηαθώλ Σπζηεκάησλ * κέζε ηηκή νη κνλάδεο δπαδηθνύ θύθινπ έρνπλ κεδεληθέο εθπνκπέο ** πεξηιακβάλεη ηηο εθπνκπέο από ηνλ θύθιν δσήο ηεο ηερλνινγίαο Αλ θαη γεληθά θπξηαξρεί ε εληχπσζε φηη νξηζκέλεο ΑΠΔ (π.ρ. θσηνβνιηατθά, αηνιηθή ελέξγεηα) δελ επηβαξχλνπλ ην πεξηβάιινλ απηή ε εηθφλα κεηαβάιιεηαη αλ ζπλππνινγηζηνχλ νη επηπηψζεηο νπνηαζδήπνηε κνξθήο ελέξγεηαο ζε νιφθιεξν ηνλ θχθιν δσήο κηαο ηερλνινγίαο, αιιά θαη ηελ επηβάξπλζε ζην πεξηβάιινλ απφ ηελ θαηαζθεπή θαη ιεηηνπξγία ησλ κνλάδσλ. Έηζη ηα πεξηβαιινληηθά νθέιε ηεο γεσζεξκίαο κπνξνχλ λα ζπλνςηζηνχλ σο εμήο: -πλερήο παξνρή ελέξγεηαο, κε πςειφ ζπληειεζηή ιεηηνπξγίαο (load factor), >90%. -Μηθξφ ιεηηνπξγηθφ θφζηνο, αλ θαη ην θφζηνο παγίσλ είλαη ζεκαληηθά απμεκέλν ζε ζρέζε θαη κε ηηο ζπκβαηηθέο κνξθέο ελέξγεηαο. - Μεδεληθέο ή κηθξέο εθπνκπέο αεξίσλ ζην πεξηβάιινλ. - Μηθξή απαίηεζε γεο. - πκβνιή ζηελ επίηεπμε ησλ ζηφρσλ ηεο Λεπθήο Βίβινπ ηεο Δ.Δ. θαη ηνπ Πξσηνθφιινπ ηνπ Κηφην. - Απνηειεί ηνπηθή κνξθή ελέξγεηαο κε ζπλέπεηα ηελ νηθνλνκηθή αλάπηπμε ηεο γεσζεξκηθήο πεξηνρήο. - πκβνιή ζηελ κείσζε ηεο ελεξγεηαθήο εμάξηεζεο κηαο ρψξαο, κε ηνλ πεξηνξηζκφ ησλ εηζαγσγψλ νξπθηψλ θαπζίκσλ. 8

10 Γεληθά, ε αμηνπνίεζε ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο ζπλαληά θαη νξηζκέλα βαζηθά πξνβιήκαηα, ηα νπνία ζα πξέπεη λα ιπζνχλ ηθαλνπνηεηηθά γηα ηελ νηθνλνκηθή εθκεηάιιεπζε ηεο ελαιιαθηηθήο απηήο κνξθήο ελέξγεηαο. Οξηζκέλα απφ απηά είλαη: -ρεκαηηζκφο επηθαζίζεσλ ζε θάζε ζρεδφλ επηθάλεηα πνπ έξρεηαη ζε επαθή κε ην γεσζεξκηθφ ξεπζηφ -Γηάβξσζε ησλ κεηαιιηθψλ επηθαλεηψλ -Γηάθνξεο πεξηβαιινληηθέο επηβαξχλζεηο (δηάζεζε ησλ ξεπζηψλ κεηά ηε ρξήζε ηνπο, εθπνκπέο ηνμηθψλ αεξίσλ) Πξνϋπνζέζεηο ζσζηήο εθκεηάιιεπζεο θαη αλάπηπμεο γεσζεξκηθήο ελεξγείαο Βαζηθή πξνυπφζεζε γηα ηελ αμηνπνίεζε ηνπ ειιεληθνχ γεσζεξκηθνχ δπλακηθνχ είλαη ε αληηκεηψπηζε ησλ πεξηνξηζκψλ πνπ αλαθχπηνπλ. Έλα ραξαθηεξηζηηθφ πνπ πεξηνξίδεη ηηο δπλαηφηεηεο εθαξκνγήο ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο είλαη ε ζρεηηθά ρακειή ζεξκνθξαζία ησλ ξεπζηψλ. Σν πξφβιεκα απηφ είλαη, έληνλν ζηα πεδία ρακειήο ελζαιπίαο. Έλαο άιινο πεξηνξηζηηθφο παξάγνληαο ζηελ αλάπηπμε ηεο γεσζεξκίαο είλαη ν ρακειφο ζπληειεζηήο ρξεζηκνπνίεζεο ηνπ πεδίνπ, δειαδή ε ελέξγεηα πνπ αμηνπνηείηαη ζηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο πξνο ηελ ελέξγεηα πνπ παξέρεη ην πεδίν ζηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο. Καλνληθά ν ιφγνο απηφο πξέπεη λα πιεζηάδεη ηε κνλάδα, δειαδή λα έρνπκε ζηαζεξή δήηεζε ελέξγεηαο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο. Απηφ είλαη δπλαηφλ λα επηηεπρζεί ζηελ πεξίπησζε πνπ ηα ξεπζηά ηνπ πεδίνπ ηξνθνδνηνχλ θάπνηα βηνκεραλία, νπφηε ζπλήζσο ε δήηεζε είλαη ζηαζεξή. Αληίζεηα αλ ηα ξεπζηά ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ζέξκαλζε θηηξίσλ, ηρζπνθαιιηέξγεηεο θιπ ηφηε δελ ππάξρεη νκαιή θαηαλνκή ηεο δήηεζεο ζηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο. Ζ ιχζε ζην πξφβιεκα απηφ είλαη ε αλαδήηεζε θάιπςεο αλαγθψλ ζε δηαθνξεηηθέο ρξνληθέο πεξηφδνπο. Γηα ηελ αληηκεηψπηζε ή θαη ηελ ππεξπήδεζε ησλ πξνβιεκάησλ θαη ησλ πεξηνξηζκψλ πνπ ζρεηίδνληαη κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο επηβάιιεηαη ε πξνζεθηηθή επηινγή ησλ ρξήζεσλ ησλ ξεπζηψλ ψζηε νη ηειεπηαίεο λα "ηαηξηάδνπλ" ζηε ζεξκνθξαζία, ζχζηαζε θαη παξνρή ησλ ξεπζηψλ, ζηηο ηδηαηηεξφηεηεο ηεο πεξηνρήο γχξσ απφ ην πεδίν θαη λα κεγηζηνπνηνχλ (θαηά ην δπλαηφλ) ην ζπληειεζηή ρξήζεο ηνπ πεδίνπ. 9

11 1.2 ΤΣΖΜΑΣΑ ΑΒΑΘΟΤ ΓΔΧΘΔΡΜΗΑ- ΑΝΣΛΗΔ ΘΔΡΜΟΣΖΣΑ ΓΗΑ ΟΗΚΗΑΚΖ ΥΡΖΖ Γεσζεξκηθόο θιηκαηηζκόο.δηζαγσγή Ζ ζέξκαλζε θαη ε ςχμε ησλ θηηξίσλ θαη ε παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο απαηηνχλ ζεξκηθή θαη ςπθηηθή ελέξγεηα, ε νπνία θζάλεη ην 40% ηεο ζπλνιηθήο θαηαλάισζεο ελέξγεηαο ζηε ρψξα καο. Γηα ηε ζέξκαλζε θαη παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο κε ηα ζπκβαηηθά ζπζηήκαηα θαηαλαιψλνληαη ζήκεξα ξππνγφλα θαχζηκα (πεηξέιαην, θάξβνπλν, θπζηθφ αέξην) ή ειεθηξηθφ ξεχκα. Γηα ηελ ςχμε θαηαλαιψλνπκε ειεθηξηθφ ξεχκα ρξεζηκνπνηψληαο ςπθηηθά κεραλήκαηα θαη αληιίεο ζεξκφηεηαο αέξα-αέξα ή αέξα-λεξνχ. Οη ηειεπηαίεο έρνπλ ηε δπλαηφηεηα λα παξάγνπλ θαη ζεξκηθή ελέξγεηα γηα ζέξκαλζε θαη παξαγσγή δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο. Σα ζπζηήκαηα απηά απνξξνθνχλ ζεξκηθή ή ςπθηηθή ελέξγεηα απφ ηνλ πεξηβάιινληα αέξα, ην ελεξγεηαθφ πεξηερφκελν ηνπ νπνίνπ είλαη, σο ειηαθήο πξνέιεπζεο, αλαλεψζηκν. Σν κεηνλέθηεκα ηνπο είλαη, φηη βαζίδνληαη ζε ελεξγεηαθή πεγή, δει. ζηνλ πεξηβάιινληα αέξα, πνπ δελ έρεη ζηαζεξή ζεξκνθξαζία ζηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο, αθφκε θαη ηεο εκέξαο. πλεπψο ην ρεηκψλα, φηαλ επηθξαηνχλ πνιχ ρακειέο ζεξκνθξαζίεο ζεξκαίλνπκε κε παγσκέλν αέξα θαη ην θαινθαίξη, φηαλ επηθξαηνχλ πνιχ πςειέο ζεξκνθξαζίεο, ςχρνπκε κε δεζηφ αέξα. Απηφ έρεη σο ζπλέπεηα ηε κεγάιε πηψζε ηνπ κέζνπ εηήζηνπ ζπληειεζηή απφδνζεο θαη επνκέλσο πςειή θαηαλάισζε ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο απφ ηηο αληιίεο ζεξκφηεηαο θαη ηηο ςπθηηθέο ζπζθεπέο. Έηζη ηα ζπκβαηηθά κέζα ζέξκαλζεο θαη ςχμεο: α) επηβαξχλνπλ ην ελεξγεηαθφ ζχζηεκα β) ζπκβάιινπλ ζεκαληηθά ζηελ παξαγσγή αεξίσλ ξχπσλ θαη CΟ 2. Σα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο-ςχμεο θηηξίσλ βαζίδνληαη ζηελ αλαλεψζηκε θαη πεξηβαιινληηθά θαζαξή γεσζεξκηθή ελέξγεηα Ο γεσζεξκηθφο θιηκαηηζκφο απνηειεί κηα απφ ηηο ζεκαληηθφηεξεο άκεζεο ρξήζεηο ηεο γεσζεξκίαο ρακειήο ελζαιπίαο θαη ηεο αβαζνχο γεσζεξκίαο. ηελ πεξίπησζε ηεο ρακειήο ελζαιπίαο ην γεσζεξκηθφ ξεπζηφ απφ κηα ε δπν γεσηξήζεηο απνδίδεη ζεξκφηεηα ζην ζχζηεκα ζέξκαλζεο είηε άκεζα είηε κέζσ ελφο ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο. Γηα απηή ηελ εθαξκνγή απαηηνχληαη γεσζεξκηθά ξεπζηά κε ζεξκνθξαζία άλσ ησλ 45 ν C Αβαζήο γεσζεξκία Αβαζήο νκαιή ή θαλνληθή γεσζεξκία νλνκάδεηαη ε ελεξγεία πνπ πξνέξρεηαη απφ ηελ εθκεηάιιεπζε ηεο ζεξκφηεηαο ησλ γεσινγηθψλ ζρεκαηηζκψλ θαη ησλ λεξψλ κηθξνχ βάζνπο Βαζίδεηαη ζην γεγνλφο φηη ζε βάζε απφ 5 κ. έσο 100 κ. ε ζεξκνθξαζία παξακέλεη ζηαζεξή θαη είλαη πεξίπνπ ίζε κε ηελ κέζε εηήζηα ζεξκνθξαζία ηνπ αέξα γηα ηνλ ζπγθεθξηκέλν ηφπν. Γηα ηελ Διιάδα ζε ηέηνην βάζνο ε ζεξκνθξαζία βξίζθεηαη αλάκεζα ζηνπο C. 10

12 Ζ δηαηήξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο απηήο νθείιεηαη ζην γεγνλφο φηη θαηά ηελ δηάξθεηα ηνπ θαινθαηξηνχ ν ήιηνο δεζηαίλεη ηελ επηθάλεηα ηνπ εδάθνπο, ην νπνίν απνξξνθά ζην βάζνο ηελ ζεξκφηεηα πνπ ηνπ παξέρεηαη, ελψ ζηε δηάξθεηα ηνπ ρεηκψλα ε ίδηα επηθάλεηα ςχρεηαη θαη αθαηξεί ζεξκφηεηα απφ εθείλε πνπ είρε ζπζζσξεπηεί ζην ππέδαθνο. Απηφ φκσο γίλεηαη πνιχ αξγά θαη κε κεγάιε δηαθνξά θάζεο, έηζη ψζηε ελψ ζηελ επηθάλεηα ηνπ εδάθνπο ε ζεξκνθξαζία παξνπζηάδεη ζεκαληηθή δηαθχκαλζε φζν πξνρσξνχκε ζε βάζνο ε δηαθχκαλζε απηή ζηε δηάξθεηα ελφο έηνπο γίλεηαη κηθξφηεξε θαη νπζηαζηηθά θάησ απφ ηα 5 κ. ζρεδφλ εμαθαλίδεηαη. Έηζη απνθαζίζηαηαη κηα θαηάζηαζε ζεξκνθξαζηαθή ηζνξξνπίαο. Αθφκα θαη ζε κηθξφηεξα βάζε 1,5-2 m ε δηαθχκαλζε ηεο ζεξκνθξαζίαο είλαη κηθξή θαη νη φπνηεο κεηαβνιέο ζε απηήλ είλαη ειάρηζηα δηαθξηηέο νπφηε ρσξίο κεγάια ζθάικαηα κπνξεί λα ζεσξεζεί επίζεο ζηαζεξή. Ζ αβαζήο γεσζεξκία σο πεγή ελέξγεηαο έρεη ηα εμήο πιενλεθηήκαηα: α) Δίλαη θαζαξή θαη θηιηθή πξνο ην πεξηβάιινλ β) Δίλαη δηαζέζηκε ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν γ) Μπνξεί λα πξνζθέξεη ζέξκαλζε, ςχμε θαη δεζηφ λεξφ ρξήζεο Ζ εθκεηάιιεπζε ηεο αβαζνχο γεσζεξκηθήο ελέξγεηαο γίλεηαη κε ηελ ρξήζε αληιηψλ ζεξκφηεηαο πζηήκαηα γεσζεξκηθώλ αληιηώλ ζεξκόηεηαο Όπσο αλαθέξακε ε γε πξνζθέξεη κηα κεγάιε ζηαζεξή πεγή ζεξκφηεηαο αιιά θαη δεμακελή ζεξκφηεηαο ηθαλή γηα ηελ θάιπςε αλαγθψλ ζέξκαλζεο θαη δξνζηζκνχ κε ηε βνήζεηα γεσζεξκηθψλ αληιηψλ ζεξκφηεηαο ε ΓΑΘ. Ζ ζεξκφηεηαο ξέεη θπζηθά απφ ηεο πςειφηεξεο ζηηο ρακειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο. Ζ αληιία ζεξκφηεηαο είλαη κηα κεραλή κέζσ ηεο νπνίαο ε ζεξκφηεηα ξέεη πξνο ηελ αληίζεηε θαηεχζπλζε. Βέβαηα γηα λα γίλεη απηφ απαηηείηαη ε θαηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο Σα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα αμηνπνηνχλ απηή ηελ ζρεηηθά ζηαζεξή ζεξκνθξαζία ηνπ εδάθνπο ε νπνία ην ρεηκψλα είλαη πςειφηεξε απφ ηελ επηθαλεηαθή θαη αληίζηνηρα ην θαινθαίξη ρακειφηεξε. Έηζη ηα ζπζηήκαηα ΓΑΘ εθκεηαιιεχνληαη ην παξαπάλσ ραξαθηεξηζηηθφ κεηαθέξνληαο ηελ ζεξκφηεηα πνπ είλαη απνζεθεπκέλε ζηε γε ζην θηήξην θαηά ηελ δηάξθεηα ηνπ ρεηκψλα θαη απφ ην θηήξην πξνο ηελ γε ην θαινθαίξη. Ζ ζχλδεζε ηνπ θηεξίνπ πνπ ζέινπκε λα ζεξκάλνπκε ε λα δξνζίζνπκε κε ηε γε γίλεηαη κέζσ ζσιήλσλ πνπ αξρηθά εμέξρνληαη απφ ην θηήξην θαη ελ ηειεί επηζηξέθνπλ ζε απηφ. Αλάινγα κε ην είδνο απηήο ηεο ζχλδεζεο κπνξνχκε λα ρσξίζνπκε ηα ζπζηήκαηα αβαζνχο γεσζεξκίαο δχν θαηεγνξίεο: ζηα ζπζηήκαηα αλνηθηνχ θχθινπ (open loop) θαη ζηα ζπζηήκαηα θιεηζηνχ θχθινπ (closed loop) Σα ζπζηήκαηα αλνηθηνχ θχθινπ ρξεζηκνπνηνχλ ην λεξφ πδάηηλσλ ζρεκαηηζκψλ ηεο πεξηνρήο εγθαηάζηαζεο γηα ηελ ηξνθνδνζία ηνπ 11

13 πξσηεχνληνο θπθιψκαηνο ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο, ην νπνίν ζηε ζπλέρεηα πξνσζείηαη μαλά ζηνλ πδξνθφξν νξίδνληα ηεο πεξηνρήο. Ο πδάηηλνο ζρεκαηηζκφο κπνξεί λα είλαη είηε επηθαλεηαθφο (ιίκλε, πνηάκη), είηε ππφγεηνο. Σα ζπζηήκαηα θιεηζηνχ θχθινπ απνηεινχληαη απφ έλα θιεηζηφ δίθηπν ζσιελψζεσλ, ην νπνίν βξίζθεηαη ζακκέλν ζην έδαθνο ζε θάζεηε ή νξηδφληηα δηάηαμε ή είλαη πνληηζκέλν ζε θάπνηα ιίκλε. Σν δίθηπν ζσιελψζεσλ ζηελ πεξίπησζε απηή νλνκάδεηαη γεσελαιιάθηεο, κέζα ζηνλ νπνίν θπθινθνξεί λεξφ ή δηάιπκα λεξνχ/αληηπεθηηθνχ αλάινγα κε ηηο ζπλζήθεο ιεηηνπξγίαο. Δπίζεο ππάξρεη θαη ε θαηεγνξία ησλ πβξηδηθψλ ζπζηεκάησλ πνπ ζπλδπάδνπλ 2 ή πεξηζζφηεξσλ ζπζηεκάησλ ή ρξεζηκνπνηνχλ κηα επηπξφζζεηε ηερλνινγία (π.ρ. πχξγνο ςχμεο) Οη γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο είηε αληινχλ ην λεξφ απφ ην ππέδαθνο (ζχζηεκα κε γεψηξεζε) είηε επαλαθπθινθνξνχλ ην λεξφ κέζα ζε ζσιήλεο (γεσζπιιέθηεο) νη νπνίνη βξίζθνληαη ηνπνζεηεκέλνη -ζακκέλνη- κέζα ζην έδαθνο. Έλα γεσζεξκηθφ ζχζηεκα απνηειείηαη απφ ηα εμήο ηξία θχξηα κέξε: α) Γεσζεξκηθή αληιία ζεξκφηεηαο β) Γεσζεξκηθφο ελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο λεξνχ γ) Δζσηεξηθφ ζχζηεκα δηαλνκήο ζην θηίξην (fan coil, ελδνδαπέδηα ζέξκαλζε θιπ) Γεληθά γηα ηηο αληιίεο ζεξκόηεηαο. Οη αληιίεο ζεξκφηεηαο (ΑΘ) είλαη ζεξκηθέο κεραλέο νη νπνίεο ιεηηνπξγνχλ κε βάζε ηε κεηαθνξά ή ηελ άληιεζε ζεξκφηεηαο (κε ηε κνξθή ςχμεο ή ζέξκαλζεο) απφ κηα δεμακελή ζεξκφηεηαο (αέξαο πεξηβάιινληνο, δεμακελή λεξνχ, ππφγεηα λεξά, ιίκλε, έδαθνο) πξνο έλα ρψξν, κέζσ ελφο θχθινπ εμάηκηζεο θαη ζπκπχθλσζεο ελφο εξγαδφκελνπ κέζνπ, κε θαηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. εκαληηθφ ραξαθηεξηζηηθφ ηνπο είλαη ε δπλαηφηεηα ιεηηνπξγίαο ηφζν γηα ηελ παξαγσγή ζέξκαλζεο φζν θαη ηελ παξαγσγή ςχμεο. Δπηπιένλ, νη αληιίεο ζεξκφηεηαο έρνπλ πνιχ θαιχηεξε ελεξγεηαθή απφδνζε απφ άιια ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο. Ο ιφγνο είλαη φηη αληί λα θαηαλαιψλεη θαχζηκα, απηφ πνπ θάλεη είλαη λα "κεηαθέξεη ηε ζεξκφηεηα". Έηζη νη αληιίεο ζεξκφηεηαο είλαη κέρξη πέληε θνξέο πεξηζζφηεξν απνδνηηθέο, απφ πιεπξάο ελέξγεηαο, απφ άιια ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο. Οη Αληιίεο Θεξκφηεηαο απνξξνθνχλ πεξίπνπ ην 75% ηεο απαηηνχκελεο ελέξγεηαο γηα ζέξκαλζε θαη ςχμε απφ ην πεξηβάιινλ. Σν ππφινηπν 25% ην παίξλνπκε κε ηελ κνξθή ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο.. Λεηηνπξγία ςχμεο (θαινθαίξη): Ζ αληιία ζεξκφηεηαο «αληιεί» ζεξκφηεηα απφ ην εζσηεξηθφ ηνπ θηηξίνπ θαη ηελ απνξξίπηεη ζε εμσηεξηθή "δεμακελή" ζεξκφηεηαο (αέξαο, έδαθνο, λεξφ). Όζν κηθξφηεξε είλαη ε ζεξκνθξαζία ηεο εμσηεξηθήο δεμακελήο ζεξκφηεηαο ηφζν κεγαιχηεξε είλαη ε απφδνζε ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο. 12

14 Λεηηνπξγία ζέξκαλζεο (ρεηκψλαο): Ζ αληιία ζεξκφηεηαο «αληιεί» ζεξκφηεηα απφ εμσηεξηθή πεγή ζεξκφηεηαο (αέξαο, έδαθνο, λεξφ) θαη ηελ πξνζάγεη ζην εζσηεξηθφ ηνπ θηηξίνπ. Όζν κεγαιχηεξε είλαη ε ζεξκνθξαζία ηεο εμσηεξηθήο πεγήο ζεξκφηεηαο ηφζν κεγαιχηεξε είλαη ε απφδνζε ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο. Οη αληιίεο ζεξκφηεηαο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ, ηφζν γηα ςχμε, φζν θαη γηα ζέξκαλζε, έρνληαο πνιχ κηθξφηεξν θφζηνο ιεηηνπξγίαο ζπγθξηλφκελεο κε ηα γλσζηά ζπζηήκαηα ζέξκαλζεο (πεηξέιαην, θπζηθφ αέξην). Σα ζπγθεθξηκέλα ζπζηήκαηα πςειήο απφδνζεο πνπ έρνπλ ηελ ηθαλφηεηα λα αθαηξνχλ ζεξκφηεηα απφ ην πεξηβάιινλ θαη λα ηελ πξνζδίδνπλ ζηνλ εζσηεξηθφ ρψξν θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ ρεηκψλα, ελψ εθηεινχλ ηελ αληίζηξνθε δηαδηθαζία θαηά ην θαινθαίξη, ψζηε λα ςχρνπλ ηνλ θιηκαηηδφκελν ρψξν. Δηδηθφηεξα νη Γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο (ΓΑΘ) αληί λα ρξεζηκνπνηνχλ ηνλ εμσηεξηθφ αέξα γηα ηελ απνβνιή θαη άληιεζε ηεο ζεξκφηεηαο ρξεζηκνπνηνχλ ηελ ζεξκφηεηα απφ ππφγεηα ε επηθαλεηαθά λεξά ή απηή πνπ πεξηθιείεηαη ζην ρψκα..έηζη κέζσ ελφο δηθηχνπ ζσιελψζεσλ κεηαθέξεηαη ζεξκφηεηα απφ ή πξνο ην θηήξην γηα ηελ ζέξκαλζε ε ςχμε απηνχ. πληειεζηήο απφδνζεο Αληιίαο Θεξκφηεηαο (COP) Ο ζπληειεζηήο απφδνζεο COP είλαη ν βαζκφο απφδνζεο ησλ ζεξκναληιηψλ θαη απνηειεί ηνλ ιφγν ηεο απνδηδφκελεο ζεξκφηεηαο πξνο ηελ ειεθηξηθή ελέξγεηα πνπ θαηαλαιψλεηαη (watts of heating/watts of electric power) ηηο γεσζεξκηθέο αληιίεο ζεξκφηεηαο ν ζπληειεζηήο απηφο θπκαίλεηαη απφ 3 κέρξη 5. Οη ζχγρξνλεο αληιίεο ζεξκφηεηαο έρνπλ πςεινχο βαζκνχο απφδνζεο (COP = 4-6). Μηα ΓΑΘ κε COP =4 ζεκαίλεη, φηη κε 1KWh ειεθηξηθήο ελέξγεηαο κε ηε βνήζεηα ηεο Αληιίαο Θεξκφηεηαο παξάγνληαη 4KWh ζεξκηθήο ελέξγεηαο. Έηζη ε απμεκέλε ηηκή ηνπ είλαη επηζπκεηή γηαηί ζεκαίλεη φηη ηφζν πην απνδνηηθή ελεξγεηαθά είλαη ε ρξήζε ηεο αληιίαο αθνχ παξάγεηαη κεγαιχηεξν ζεξκηθφ θνξηίν ζε ζρέζε κε ην ειεθηξηθφ έξγν πνπ πξνζθέξνπκε ζηνλ ζπκπηεζηή Απφ πεηξακαηηθέο κεηξήζεηο πξνέθπςε φηη ν ζπληειεζηήο απφδνζεο κηαο Αληιίαο Θεξκφηεηαο (COP) εμαξηάηαη απφ πνιινχο παξάγνληεο, νη ζεκαληηθφηεξνη ησλ νπνίσλ είλαη: Ζ δηαθνξά ζεξκνθξαζίαο (ΓΣ) κεηαμχ παξαγφκελνπ απφ ηελ Αληιία Θεξκφηεηαο ζεξκηθνχ ξεπζηνχ θαη ηεο πεγήο. Γειαδή ε δηαθνξά ζεξκνθξαζίαο ζπκππθλσηή θαη εμαηκηζηή. Όζν κηθξφηεξν είλαη απηφ ην ΓΣ, ηφζν κεγαιχηεξν είλαη ην COP. Ζ ζηαζεξφηεηα ζεξκνθξαζίαο ηεο πεγήο ζεξκφηεηαο, θαζψο θαη ε ηηκή απηήο, ηδηαίηεξα ζην κεηαμχ ησλ 0ºC θαη 30ºC δηάζηεκα. 13

15 Λφγνο ελεξγεηαθήο απφδνζεο EER Ο ιφγνο ελεξγεηαθήο απφδνζεο EER (Energy Efficient Ratio) ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ απφδνζε ηεο αληιίαο θαηά ηε ιεηηνπξγία ςχμεο θαη είλαη ν ιφγνο ηεο απνδηδφκελεο ςχμεο πξνο ηελ θαηαλαιηζθφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα (Btu/hour/energy in watts) Γεληθά ν ζπληειεζηήο ΔΔR ζα πξέπεη λα είλαη κεγαιχηεξνο ηνπ 10 γηα λα έρεη ηθαλνπνηεηηθή απφδνζε ε αληιία. πλήζεηο ηηκέο γηα ηνλ ζπληειεζηή απηφλ είλαη απφ 10 κέρξη 17 αιιά κπνξνχλ λα θηάζνπλ αθφκα θαη ην 20 γηα κεγάιεο εθαξκνγέο. Βαζηθά Σκήκαηα ΑΘ α. πιιέθηεο, β. Δμαηκηζηήο (έλαο ελαιιάθηεο ζηελ αληιία ζεξκφηεηαο) γ. πκπηεζηήο. δ. πκππθλσηήο πλνπηηθή ιεηηνπξγία ζεξκαηλφκελεο αληιίαο 1. Νεξφ ή κίγκα λεξνχ κε αληηςπθηηθφ θπθινθνξεί ζε έλα ζσιήλα ζπιιέθηε θαη παίξλεη ηε ζεξκφηεηα (ελέξγεηα) απφ ην έδαθνο (ζηελ πεξίπησζε ησλ γαζ), ην λεξφ ή ηνλ αέξα. 2. ηνλ εμαηκηζηή κεηαθέξεηαη ε ελέξγεηα (ζεξκφηεηα) ζε κηα ςπθηηθή νπζία. Απηφ ην πγξφ κέζν πνπ έρεη ρακειφ ζεκείν δέζεο (εμαηκίδεηαη ζηνπο 5-10 C) εμαεξψλεηαη θαη θπθινθνξεί ζε έλα θιεηζηφ θχθισκα. 3. ηνλ ζπκπηεζηή κε ηε βνήζεηα ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζπκπηέδεηαη ην αέξην πιένλ κέζν θαη απμάλεηαη ε πίεζε ηνπ, ε νπνία απμάλεη ηε ζεξκνθξαζία ζην ρξεζηκνπνηνχκελν επίπεδν. 4. ην ζπκππθλσηή, ε ζεξκφηεηα απφ ην κέζν απνδίδεηαη ζην θχθισκα ζέξκαλζεο ηεο θαηνηθίαο θαη ην αέξην ζπκππθλψλεηαη ζε πγξφ. 5. ηε βαιβίδα εθηφλσζεο γίλεηαη απνζπκπίεζε θαη έηζη πέθηεη ε πίεζε ηνπ κέζνπ 6. Σν κέζν κεηαθέξεηαη πάιη ζηνλ εμαηκηζηή θαη ε δηαδηθαζία επαλαιακβάλεηαη. ηελ θαινθαηξηλή ιεηηνπξγία, αληηζηξέθεηαη ν θχθινο ηνπ ςπθηηθνχ δηα ηεο βαιβίδαο αληηζηξνθήο, κε απνηέιεζκα ην έδαθνο, ην λεξφ ή ν αέξαο λα απνηειεί ηνλ απνδέθηε ηεο ζεξκφηεηαο, ελψ ην θηίξην ηελ πεγή ελέξγεηαο (εμαηκηζηήο) 14

16 Σρ Λεηηνπξγία Αληιίαο Θεξκόηεηαο κε Γεσελαιιάθηε (Πεγή: Δίδε γεσζεξκηθψλ αληιηψλ Αλάινγα κε ηελ θχζε ηεο πεγήο θαη αληίζηνηρα ηεο ςχθηξαο νη αληιίεο ζεξκφηεηαο δηαρσξίδνληαη ζε αέξα-αέξα, αέξα-λεξνχ, λεξνχ-αέξα θαη λεξνχλεξνχ. ηα γεσζεξκηθά ζπζηήκαηα δχν είλαη νη ηχπνη αληιηψλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη: (αέξα λεξνχ) 15

17 Σν λεξφ πνπ θπθινθνξεί ζην θχθισκα ηνπ ελαιιάθηε πεξλά απφ ηε γεσζεξκηθή αληιία θαη αέξαο πνπ θηιηξάξεηαη πξνο θαη απφ ην ρψξν είηε δξνζίδεηαη είηε ςχρεηαη. (λεξνχ λεξνχ) Ο ζπλεζέζηεξνο ηχπνο ζε δηαηάμεηο γεσζεξκηθνχ θιηκαηηζκνχ.σν λεξφ ζην θχθισκα ηνπ ελαιιάθηε πεξλάεη απφ ηνλ ζπκππθλσηή (εμαηκηζηή) ηεο αληιίαο θαη ζεξκαίλεη (ςχρεη) ην λεξφ πνπ θπθινθνξεί ζην θχθισκα ηνπ fan coil ή ζην ζχζηεκα ζέξκαλζεο (π.ρ. ελδνδαπέδηα) Σρ.1.3 Αληιίεο αέξα-λεξνύ (αξηζηεξά) θαη λεξνύ-λεξνύ (δεμηά) ηεο Climate Master ύγθξηζε γαζ κε ζπκβαηηθά ζπζηήκαηα αζ Μηα ζχγθξηζε κε έλα ζπκβαηηθφ ζχζηεκα θιηκαηηζκνχ κε αεξφςπθηεο εμσηεξηθέο κνλάδεο (π.ρ. ηα θιηκαηηζηηθά κεραλήκαηα δηαηξνπκέλνπ ηχπνπ, ηηο εμσηεξηθέο κνλάδεο ησλ νπνίσλ ηηο ζπλαληνχκε ζηα κπαιθφληα ησλ δηακεξηζκάησλ ή ζηα δψκαηα ησλ θηεξίσλ) κπνξεί λα καο δείμεη φηη θαηά ηε δηάξθεηα κηαο πνιχ δεζηήο κέξαο (35 ή θαη 40 ν C), ππάξρεη ζεκαληηθή πηψζε ηεο απφδνζήο ηνπο θαη ηελ αδπλακία ηνπο γηα δξνζηζκφ Απηφ ζπκβαίλεη γηαηί ε ζπζθεπή θαιείηε λα απνβάιιεη ζεξκφηεηα ζε έλα πεξηβάιινλ ήδε θνξεζκέλν απφ ζεξκηθφ θνξηίν θαη θαηαβάιιεη πξνζπάζεηα θαηαλαιψλνληαο ππεξβνιηθά πνζά ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. ηελ πεξίπησζε ησλ ΓΑΘ ε ζπζθεπή απνβάιεη ηε ζεξκφηεηα ζε έλα ςπρξφηεξν πεξηβάιινλ, φπσο απηφ ηνπ εζσηεξηθνχ ηνπ εδάθνπο, φπνπ αθφκε θαη ζηηο ζεξκφηεξεο κέξεο ηνπ θαινθαηξηνχ ε ζεξκνθξαζία δελ μεπεξλάεη ηνπο 20 ν C, έηζη ε απφδνζή είλαη ζεκαληηθά κεγαιχηεξε. ε απηή ηελ αξρή ηεο ζεξκνδπλακηθήο βαζίδεηαη ε ρξήζε ησλ γεσζεξκηθψλ ελαιιαθηψλ, πνπ θαηά κηα έλλνηα «κεηαθέξνπλ», κε ηε βνήζεηα ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο, ηνπο 20 ν C ηνπ εδάθνπο κέζα ζην ζπίηη καο θαηαλαιψλνληαο έηζη ηελ ειάρηζηε δπλαηή ειεθηξηθή ελέξγεηα. Καηά αλάινγν ηξφπν, ην ρεηκψλα ην γεσζεξκηθφ ζχζηεκα θαιείηαη λα αλπςψζεη ηνπο ν C ηνπ εδάθνπο κέρξη ηνπο ν C γηα λα δεζηάλεη ην ρψξν καο. 16

18 Ζ νηθνλνκία θαη εδψ είλαη αθφκα πην ζεκαληηθή ζε ζρέζε κε κία ζπκβαηηθή αληιία ζεξκφηεηαο αέξα. Να ζεκεησζεί φηη ηα ζπκβαηηθά θιηκαηηζηηθά κεραλήκαηα αδπλαηνχλ ζρεδφλ λα δεζηάλνπλ ην ρψξν ζε ζεξκνθξαζίεο θάησ ησλ 0 ν C Καηεγνξίεο γεσζεξκηθώλ ζπζηεκάησλ γαζ & γεσελαιιάθηεο Όπσο αλαθέξακε ππάξρνπλ 2 βαζηθέο θαηεγνξίεο ζπζηεκάησλ ΓΑΘ ηα ζπζηήκαηα αλνηθηνχ θχθινπ (open loop) ηα ζπζηήκαηα θιεηζηνχ θχθινπ (closed loop) Αλάινγα κε ηνλ ηχπν ηνπ θπθιψκαηνο ρξεζηκνπνηείηαη ν αληίζηνηρνο ηχπνο γεσελαιιάθηε. Ο γεσελαιιάθηεο απνηειεί έλα δίθηπν ζσιελψζεσλ, φπνπ θπθινθνξεί λεξφ ε ζπλδπαζκφο κε ςπθηηθφ πγξφ, θαηάιιεια ηνπνζεηεκέλσλ θαη αληαιιάδεη ζεξκφηεηα κε ην έδαθνο ή κε ηε ζάιαζζα αλαιφγσο κε ηελ εγθαηάζηαζε. Έηζη ππάξρνπλ θπθιψκαηα γεσελαιιάθηε αλνηρηνχ βξφρνπ θαη θιεηζηνχ βξφρνπ Δπηπιένλ κε θξηηήξην ηε δεμακελή ζεξκφηεηαο κπνξνχλ ηα ζπζηήκαηα ΓΑΘ λα ρσξηζηνχλ ζε απηά πνπ ιεηηνπξγνχλ: α) Mε ππφγεηα λεξά β) Mε επηθαλεηαθά λεξά (πνηάκηα ιίκλεο) γ) ΓΑΘ ζπλδεδεκέλεο κε ην ππέδαθνο Οη πξψηεο 2 θαηεγνξίεο ρξεζηκνπνηνχλ θπξίσο γεσελαιιάθηεο αλνηρηνχ βξφγρνπ ελψ ε ηξίηε απνθιεηζηηθά θιεηζηνχ ηελ παξνχζα δηπισκαηηθή εμεηάδεηαη θπξίσο ε ηξίηε θαηεγνξία πνπ δελ απαηηείηαη χπαξμε πδαηίλσλ ζρεκαηηζκψλ 1) ΤΣΖΜΑΣΑ ΑΝΟΗΥΣΟΤ ΒΡΟΥΟΤ Οη Γεσζεξκηθνί Δλαιιάθηεο Αλνηθηνχ Βξφρνπ ρξεζηκνπνηνχλ επηθαλεηαθά ή ππφγεηα χδαηα σο πεγή ζεξκφηεηαο - ςχμεο θαη ρψξνπο απφζεζεο ηνπ λεξνχ πνπ επηζηξέθεη ππνβαζκηζκέλν. Σέηνηεο πεγέο είλαη νη ιίκλεο, ηα πεγάδηα, ηα πνηάκηα, ε γεψηξεζε ή θαη ε ίδηα ε ζάιαζζα. Απνηεινχλ ηελ απινχζηεξε κνξθή ζπζηήκαηνο εδαθηθφ λεξφ αληιείηαη απφ ηελ πεγή πεξλά κέζα απφ ηνλ ελαιιάθηε θαη ηελ αληιία θαη ζην ηέινο απνβάιιεηαη. Μεηά ηελ έμνδν ηνπ απφ ηη θηίξην ην πγξφ κπνξεί λα δηνρεηεπζεί κε έλαλ απφ ηνπο παξαθάησ ηξφπνπο Δπηθαλεηαθή άληιεζε-ε κία ιίκλε,πνηάκη ή επηθαλεηαθή δεμακελή Τπφγεηα-ζε έλαλ ηακηεπηήξα δηαζηαζηνιφγεκελν βάζεη ηεο αλαγθαίαο πνζφηεηαο λεξνχ ηεο αληιίαο. Δπαλαηνπνζέηεζε ζηελ πεγή απφ ηελ νπνία αληιήζεθε 17

19 Σρ.1.4 Σύζηεκα αλνηρηνύ θύθινπ ππόγεησλ λεξώλ Σα παξαπάλσ θαζνξίδνληαη βάζεη ησλ ηνπηθψλ θαλνληζκψλ θαη λνκνζεζίαο ηεο πεξηνρήο. πλήζσο νη πεξηβαιινληηθνί θαλφλεο ππαγνξεχνπλ απνθιεηζηηθά ηελ Σξίηε πεξίπησζε Δλδεηθηηθά έλα ζπίηη 280 ηεηξαγσληθψλ κέηξσλ απαηηεί πεξίπνπ 30 κε 57 ιίηξα αλά ιεπηφ παξνρήο λεξνχ. Πιενλεθηήκαηα: -Σν ζχζηεκα απηφ είλαη νηθνλνκηθφηεξν απφ ηνπ θιεηζηνχ θχθινπ φηαλ ππάξρεη ιίκλε ή ήδε αλνηγκέλν πεγάδη ή γεψηξεζε πνπ λα κπνξνχλ λα θαιχςνπλ ηηο απαηηήζεηο -Δίλαη επθνιφηεξε ε εγθαηάζηαζή ηνπ, θαζψο εθιείπνπλ παξάγνληεο φπσο: αληηςπθηηθφ,θξπκκέλεο δηαξξνέο, ζσιελψζεηο πνπ πξέπεη λα απαιιαρζνχλ απφ ηνλ αέξα Μεηνλεθηήκαηα: -Ζ πνηφηεηα ηνπ λεξνχ κπνξεί λα αιιάμεη κε ην ρξφλν -Ζ πνζφηεηα ηνπ λεξνχ κπνξεί λα κεηαβάιιεηαη αθαλφληζηα εηδηθά θαηά πεξηφδνπο μεξαζίαο -Αλ αλνηρζεί πεγάδη, ε αβεβαηφηεηα αλ ζα ππάξρεη λεξφ ή αλ ζα θαιχςεη ηηο αλάγθεο. -ε πνιιέο πεξηνρέο δελ επηηξέπεηαη ην άλνηγκα πεγαδηνχ ή γεψηξεζεο ηνπο γεσζεξκηθνχο ελαιιάθηεο αλνηρηνχ θπθιψκαηνο δηαθξίλνληαη νη εμήο ηχπνη Α) Δδαθηθή χλδεζε κε πνιιαπιά πεγάδηα Β) χλδεζε κε έλα κφλν πεγάδη 18

20 Γ) πζηήκαηα επηθαλεηαθνχ λεξνχ 2) ΤΣΖΜΑΣΑ ΚΛΔΗΣΟΤ ΒΡΟΥΟΤ Απνηεινχληαη απφ έλα ππφγεην δίθηπν απφ πςειήο αληνρήο πιαζηηθνχο ζσιήλεο, πνπ ιεηηνπξγεί σο ελαιιάθηεο ζεξκφηεηαο. Γηα λα ζπιιέμνπκε ζεξκφηεηα απφ ηε γε ηξνθνδνηνχκε ην δίθηπν κε λεξφ ην νπνίν απνθηά ηε ζεξκνθξαζία ηεο γεο. Όπνπ εθαξκφδνληαη Γεσζεξκηθνί Δλαιιάθηεο Κιεηζηνχ Κπθιψκαηνο ρξεζηκνπνηείηαη θαη έλαο θπθινθνξεηήο γηα ηελ νκαιή ηξνθνδνζία ηεο Αληιίαο Θεξκφηεηαο ηα ζπζηήκαηα θιεηζηνχ βξφγρνπ λεξφ ή κίγκα λεξνχ κε αληηςπθηηθφ θπθινθνξνχλ κέζσ ελφο ζσιήλα απάγνπλ ζεξκφηεηα απφ ή απνξξίπηνπλ ζην έδαθνο Γελ ππάξρεη θακηά επαθή κεηαμχ ηνπ ζσιήλα θιεηζηψλ βξφρσλ θαη ηνπ ππνγείνπ λεξνχ ή εδάθνπο ηνπο γεσζεξκηθνχο ελαιιάθηεο θιεηζηνχ θπθιψκαηνο δηαθξίλνληαη νη εμήο ηχπνη βάζεη ηνπ είδνπο ζχλδεζεο θαη ηηο Γεσκεηξίαο: Α. Οξηδφληην χζηεκα ην νξηδφληην ζχζηεκα νη ζσιήλεο ηνπνζεηνχληαη ζε ραληάθηα ζε βάζνο απφ 1,2 έσο 3 κέηξα θαη ζε θάζε ραληάθη εγθαζίζηαληαη απφ 1 έσο 6 ζσιήλεο. Σν κήθνο ηνπο εμαξηάηαη απφ παξάγνληεο φπσο ην ζεξκηθφ θνξηίν, ην πιηθφ θαηαζθεπήο,ην έδαθνο, θ.ά. Πιενλεθηήκαηα: Μηθξόηεξν θόζηνο εγθαηάζηαζεο 19

21 Μεηνλεθηήκαηα: Απαηηείηαη κεγαιύηεξε έθηαζε γεο Σα νξηδφληηα ζπζηήκαηα κπνξεί λα είλαη ζε δηάηαμε ζεηξψλ ή παξάιιειε δηάηαμε: i)γηάηαμε εηξψλ Πιενλεθηήκαηα: Έλα κέγεζνο ζσιήλαο πςειόηεξε ζεξκηθή απόδνζε αλά κέηξν ζσιήλσζεο εμαηηίαο ηεο κεγαιύηεξεο δηακέηξνπ ζσιήλαο πνπ απαηηείηαη κηα δίνδν παξνρήο Μεηνλεθηήκαηα: κεγαιύηεξνο όγθνο λεξνύ θαη αληηςπθηηθνύ πςειόηεξε ηηκή αλά κέηξν εμαηηίαο ηνπ πιηθνύ ζσιήλσζεο ii) Παξάιιειε δηάηαμε Πιενλεθηήκαηα: ρακειόηεξν θόζηνο ζσιελώζεσο απαηηείηαη ιηγόηεξν αληηςπθηηθό όπνπ ρξεηάδεηαη Μεηνλεθηήκαηα: πξέπεη λα εμαζθαιίδεηαη ε απνκάθξπλζε όινπ ηνπ αέξα 20

22 iii) Γηάηαμε ηξψζεσλ Μηα άιιε εηδηθή πεξίπησζε νξηδφληηαο ζχλδεζεο είλαη ε ηνπνζέηεζε πνιιαπιψλ ζσιελψζεσλ ζε θαηαθφξπθε απφζηαζε 0,8 κέζα ζε ραληάθηα Πιενλεθηήκαηα: Δμνηθνλόκεζε ρώξνπ Μεηνλεθηήκαηα: Πνιύπινθε θαηαζθεπή Αύμεζε ηνπ βάζνπο θαη θαηά ζπλέπεηα ηνπ θόζηνπο θαηαζθεπήο Β) Καηαθφξπθν χζηεκα Σνπνζεηείηαη θπξίσο φηαλ ππάξρεη πεξηνξηζκέλε έθηαζε γεο ζε θξεάηηα πνπ αλνίγνληαη ζε βάζνο απφ 50 έσο 130 κέηξα βάζνο κέζα ζηα νπνία ηνπνζεηνχληαη νη ζσιήλεο. Πιενλεθηήκαηα: κηθξόηεξν ζπλνιηθό κήθνο ζσιήλσζεο κηθξόηεξα πνζά ελέξγεηαο γηα από όηη γηα άληιεζε απαηηείηαη κηθξόηεξε έθηαζε γεο ε αμηνπνηήζηκε ζεξκόηεηα ηνπ εδάθνπο επεξεάδεηαη ιηγόηεξν από ηελ εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία (κεγάιν βάζνο) 21

23 Μεηνλεθηήκαηα: απαηηείηαη εμνπιηζκόο γεσηξήζεσλ κε απνηέιεζκα αύμεζε ηνπ θόζηνπο θαηαζθεπήο Σα θαηαθφξπθα ζπζηήκαηα κπνξεί λα είλαη ζε δηάηαμε ζεηξψλ ή παξάιιειε δηάηαμε κε ηα ίδηα πιενλεθηήκαηα θαη κεηνλεθηήκαηα φπσο θαη ζην νξηδφληην ζχζηεκα. Οη θχξηνη παξάγνληεο πνπ επεξεάδνπλ ηελ απφδνζε ελφο θαηαθφξπθνπ γεσελαιιάθηε είλαη: -ε ζχζηαζε ησλ πεηξσκάησλ θαη ζπλεπψο ηα θπζηθνρεκηθά ηνπο ραξαθηεξηζηηθά -ην πνξψδεο θαη ην ξσγκψδεο ησλ ζρεκαηηζκψλ -ε ζεξκνθξαζία ηνπ ππεδάθνπο -ε πγξαζία ηνπ ππεδάθνπο -ε ζχζηαζε θαη ζσζηή εθαξκνγή ηνπ ζεξκναγψγηκνπ κίγκαηνο. Γ) πεηξνεηδέο χζηεκα Απνηειείηαη απφ ζσιήλεο πνπ ηπιίγνληαη ζε ζπείξεο (ζπηξάι) θαη ηνπνζεηνχληαη ζε ραληάθηα κέζα ζην έδαθνο. Σν ηππηθφ ζπεηξνεηδέο ζχζηεκα ηνπνζεηείηαη κε βήκα 0,254 κέηξα ην νπνίν ηζνδπλακεί κε 12 κέηξα ζσιήλσζεο αλά κέηξν ραληαθηνχ. Σν εθηεηακέλν ζπεηξνεηδέο ζχζηεκα ηνπνζεηείηαη κε βήκα 1,42 κέηξα πνπ ηζνδπλακεί κε 4 22

24 κέηξα ζσιήλαο αλά κέηξν ραληαθηνχ. Πιενλεθηήκαηα: απαηηείηαη κηθξόηεξε έθηαζε γεο απαηηείηαη ιηγόηεξν ζθάςηκν γηα ηελ δεκηνπξγία ραληαθηώλ Μεηνλεθηήκαηα: απαηηείηαη κεγαιύηεξν κήθνο ζσιήλα Σν ζπεηξνεηδέο ζχζηεκα κπνξεί λα έρεη νξηδφληηα ή θάζεηε δηάηαμε κε κφλε δηαθνξά φηη ζηελ νξηδφληηα δηάηαμε είλαη επθνιφηεξε ε επαλαηνπνζέηεζε ησλ ρσκάησλ. Γ) Δλεξγεηαθνί Ππιψλεο Απνηεινχλ κηα ηδηαίηεξε πεξίπησζε θαηαθφξπθνπ γεσελαιιάθηε. ε πνιχ ςειά θαη νγθψδε θηήξηα (πνιπθαηνηθίεο θ.ι.π) θαηαζθεπάδνληαη γηα ιφγνπο ζηαηηθήο ζε πεξίπησζε ζαζξψλ εδαθψλ πάζζαινη ζεκειίσζεο.με ηελ ελζσκάησζε γεσελαιιάθηε ζε απηνχο ηνπο παζζάινπο δεκηνπξγνχληαη νη ελεξγεηαθνί ππιψλεο. Γηα ηε δηαζηαζηνιφγεζή ηνπο ρξεζηκνπνηνχληαη δπλακηθά ινγηζκηθά πξνζνκνίσζεο. Πιενλεθηήκαηα: Όια ηα πιενλεθηήκαηα ησλ θαηαθόξπθσλ ελαιιαθηώλ Γελ απαηηείηαη επηπιένλ γεώηξεζε Μεηνλεθηήκαηα: Ζ ηνπνζέηεζε ηνπο είλαη δπλαηή κόλν θαηά θηεξίνπ ηελ δηάξθεηα θαηαζθεπήο ηνπ 23

25 Δ) ΤΠΟΒΡΤΥΗΟ ΤΣΖΜΑ Απνηειεί κηα ηδηαίηεξε πεξίπησζε ζπζηήκαηνο θιεηζηνχ βξφρνπ. Οη ζσιήλεο είλαη βπζηζκέλεο ζε ιίκλε ή πνηάκη θαηάιιεισλ δηαζηάζεσλ. Δπηπξφζζεηα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ηερλεηέο δηαθνζκεηηθέο ιίκλεο ησλ εκπνξηθψλ θηεξίσλ θαη μελνδνρείσλ. Γηα ηα παξαπάλσ ζπζηήκαηα απαηηνχληαη πεξίπνπ 90 κέηξα ζσιήλα γηα θάζε ηφλν παξνρήο.σν βάζνο ηεο ιίκλεο πξέπεη λα είλαη ηνπιάρηζηνλ 3 κέηξα. Οη ζσιήλεο πνπ ζπλήζσο βξίζθνληαη ζε δηάηαμε πεξηέιημεο ζηαζεξνπνηνχληαη κε ηε ρξήζε κεηαιιηθψλ βαξηδηψλ ζε απφζηαζε εθαηνζηψλ απφ ην βπζφ ηεο ιίκλεο. Σν λεξφ ή ςπθηηθφ πνπ θπθινθνξεί ζηηο ζσιελψζεηο δελ έξρεηαη ζε θακία επαθή κε ην λεξφ ηεο ιίκλεο-πνηακηνχ θαη άξα δελ ππάξρεη θίλδπλνο πεξηβαιινληνινγηθψλ επηπηψζεσλ. Πιενλεθηήκαηα: Μηθξό ζρεηηθά θόζηνο Μεδεληθέο επηπηώζεηο ζην πεξηβάιινλ. Γελ απαηηείηαη εθζθαθή ή γεώηξεζε. 24

26 Μεηνλεθηήκαηα: Απαηηείηαη ύπαξμε θπζηθνύ ή ηερλεηνύ πδάηηλνπ ζρεκαηηζκνύ θαηάιιεισλ δηαζηάζεσλ Σ) ΤΒΡΗΓΗΚΟ ΤΣΖΜΑ Σν πβξηδηθφ ζχζηεκα απνηειεί ζπλδπαζκφ δχν ή θαη πεξηζζφηεξσλ δηαθνξεηηθψλ ζπζηεκάησλ ζηελ πεξίπησζε πνπ κφλν ην έλα δελ επαξθεί γηα ηνλ απνηειεζκαηηθφ θαη απνδνηηθφ θιηκαηηζκφ ηνπ θηεξίνπ i)γεσελαιιάθηεο-δλαιιάθηεο ζε ιίκλε (δεμακελή) ε πεξηπηψζεηο πνπ ε πνζφηεηα ηεο ζεξκφηεηαο πνπ δηνρεηεχεηαη ζην έδαθνο θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ έηνπο είλαη ζεκαληηθά κεγαιχηεξε απφ απηή πνπ απνξξνθάηαη θαη γηα λα απνθεπρζεί ε ππεξζέξκαλζε ηνπ πνπ ζα κεηψζεη ηελ απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο ελδείθλπηαη ε ρξεζηκνπνίεζε κηαο ζπκπιεξσκαηηθήο δεμακελήο φπσο κηαο ιίκλεο. Σρ 1.5 Γηάγξακκα πβξηδηθνύ ζπζηήκαηνο κε ιίκλε γηα ςύμε ii) Γεσελαιιάθηεο-Ζιηαθφο ζπιιέθηεο (Πάλει) ηελ αληίζεηε πεξίπησζε,γηα ςπρξέο πεξηνρέο επηπιένλ πεγή ζεξκφηεηαο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ ειηαθνί ζπιιέθηεο. Με απηφ ηνλ ηξφπν ζα κεησζεί ην απαηηνχκελν κέγεζνο ηνπ γεσελαιιάθηε θαη παξάιιεια ζα απμεζεί ε απφδνζε ηνπ αθνχ ν ελαιιάθηεο ζα κπνξεί λα ιεηηνπξγεί ζε πςειφηεξεο ζεξκνθξαζίεο. ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο ν ειηαθφο ζεξκηθφο ζπιιέθηεο ζπλδέεηαη απεπζείαο ζηνλ γεσελαιιάθηε. 25

27 ε πεξηπηψζεηο φπνπ ν γεσελαιιάθηεο ιεηηνπξγεί κε δηαθνξεηηθφ αληηςπθηηθφ απφ ην ζχζηεκα ηνπ ζπιιέθηε είλαη αλαγθαία ε χπαξμε ελφο επηπιένλ ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο. ρ 1.6 Γηάγξακκα πβξηδηθνχ ζπζηήκαηνο κε ειηαθφ ζπιιέθηε γηα επηπιένλ ζέξκαλζε ρεδηαζκόο γεσζεξκηθνύ ελαιιάθηε θιεηζηνύ θπθιώκαηνο Ο ζρεδηαζκφο ηνπ Γεσζεξκηθνχ Δλαιιάθηε πεξηιακβάλεη ηελ επηινγή ηνπ ηχπνπ ηνπ ελαιιάθηε, ηελ επηινγή ηεο αληιίαο θπθινθνξίαο θαη ηε δηαζηαζηνιφγεζε ηνπ ελαιιάθηε Αληιία θπθινθνξίαο: Ζ αληιία θπθινθνξίαο πξέπεη λα είλαη ηέηνηαο ηζρχνο ψζηε λα ππεξληθά ηηο αληηζηάζεηο ηνπ πγξνχ δηακέζνπ ηνπ Γεσζεξκηθνχ Δλαιιάθηε θαη ηεο Αληιίαο Θεξκφηεηαο. Γηαζηαζηνιόγεζε ηνπ ελαιιάθηε: Γηα ηελ δηαζηαζηνιφγεζε ηνπ ελαιιάθηε απαηηνχληαη νη παξαθάησ ππνινγηζκνί: α) Τπνινγηζκφο ησλ εηήζησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ Ο Γεσζεξκηθφο Δλαιιάθηεο δηαζηαζηνινγείηαη ζπλήζσο βάζε ησλ ζπλνιηθψλ εηήζησλ αλαγθψλ θαη φρη βάζε ηεο κέγηζηεο απαηηνχκελεο ηζρχο. Οη ελεξγεηαθνί ππνινγηζκνί κπνξνχλ λα πξαγκαηνπνηεζνχλ κε κηα απφ ηηο δχν βαζηθέο κεζφδνπο: 26

28 - κέζνδνο βαζκoεκεξψλ πνπ είλαη ε πην απιή αιιά δίλεη ιηγφηεξν αθξηβή απνηειέζκαηα (ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο γηα νηθίεο) - κέζνδνο ψξα κε ψξα ε νπνία πξαγκαηνπνηείηαη κε ηελ βνήζεηα software (π.ρ. trancysr) θαη ρξεζηκνπνηείηαη ζπλήζσο γηα κεγάιεο εγθαηαζηάζεηο β) Δπηινγή ζσιήλα Σν πνιπαηζπιέλην είλαη ην πην δηαδεδνκέλν απφ ηα πιηθά πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ζσιήλσζε ηνπ Γεσζεξκηθνχ Δλαιιάθηε θιεηζηνχ ηχπνπ. Ο ζρεδηαζηήο πξέπεη λα επηιέμεη ηελ ιεπηφηεξε δπλαηφλ ζσιήλα γηα ηνλ ελαιιάθηε, ψζηε λα δηεπθνιχλεη ηελ κεηάδνζε ζεξκφηεηαο θαη ηελ πην ρνληξή ζσιήλα γηα ηα κέξε ηνπ ελαιιάθηε πνπ βξίζθνληαη έμσ απφ ην έδαθνο σο ην ζχζηεκα ζέξκαλζεο. γ) Δπηινγή πγξψλ θπθινθνξίαο Ζ επηινγή πγξνχ θπθινθνξίαο είλαη πνιχ ζεκαληηθή. Σν βάζνο ησλ ζσιήλσλ,νη ηδηφηεηεο ηνπ εδάθνπο ηχπνο ηνπ γεσελαιιάθηε, είλαη φια παξάγνληεο πνπ επεξεάδνπλ ηελ ρξήζε ε κε αληηςπθηηθνχ. Ζ ρξήζε ζθέηνπ λεξνχ είλαη ε πξνηηκψκελε επηινγή γηα ζπζηήκαηα θιεηζηνχ βξφρνπ αθνχ δελ έρεη πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο. Σν λεξφ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί σο πγξφ θπθινθνξίαο ζε πεξηπηψζεηο φπνπ ε ζεξκνθξαζία ηνπ εδάθνπο παξακέλεη πςειή. ε νξηζκέλεο νξεηλέο πεξηνρέο ηεο ρψξαο φπνπ ε ζεξκνθξαζία ηνπ εδάθνπο ην ρεηκψλα είλαη πνιχ ρακειή ε ιχζε είλαη ε πξνζζήθε αληηςπθηηθνχ ζην λεξφ. Σν αληηςπθηηθφ ζα πξέπεη λα έρεη ζεκείν ςχμεο 10oC θάησ απφ ηελ θαηψηεξε αλακελφκελε ζεξκνθξαζία ηνπ ζπζηήκαηνο. πλήζεηο ηύπνη αληηςπθηηθώλ πλήζεο Σύπνη Υεκηθόο Σύπνο Υαξαθηεξηζκόο Αηζπιελνγιπθφιε C2H6O2 Πξνππιελνγιπθφιε C3H8O2 Άιινη Σύπνη Υεκηθόο Σύπνο Υαξαθηεξηζκόο Υισξηνχρν Αζβέζηην CaCl2 Γηαβξσηηθφ Αηζαλφιε C2H5O2 Πίλαθαο 1.2 Σπλήζεηο ηύπνη αληηςπθηηθώλ 27

29 Α. ΥΔΓΗΑΖ ΚΑΗ ΔΓΚΑΣΑΣΑΖ ΤΣΖΜΑΣΟ ΟΡΗΕΟΝΣΗΟΤ ΔΝΑΛΛΑΚΣΖ ΚΛΔΗΣΟΤ ΒΡΟΥΟΤ ηελ νξηδφληηα γεσζεξκία ζα πξέπεη λα δνζεί ηδηαίηεξε πξνζνρή ζηηο απνζηάζεηο κεηαμχ ησλ ζσιελψζεσλ,ζηε κφλσζε ησλ ζσιελψζεσλ θνληά ζην ζπιιέθηε θαη ζηελ απφζηαζε ηνπ γεσελαιιάθηε απφ ην θεληξηθφ δίθηπν χδξεπζεο θαη απνρέηεπζεο ηεο θαηνηθίαο (ηνπιάρηζηνλ 1m) θαη ζην λα είλαη ηζνκήθεηο νη απνζηάζεηο ησλ ζσιελψζεσλ πξνζαγσγήο θαη επηζηξνθήο απφ ην ζπιιέθηε ηνπ γεσελαιιάθηε πξνο ηελ αληιία ζεξκφηεηαο. Γηα πξνζηαζία ησλ ζσιελψζεσλ απφ ζεκεηαθά θνξηία νη ζσιήλεο ζα κπνξνχζαλ λα ηνπνζεηεζνχλ ζε ζηξψκα άκκνπ( εηδηθά γηα ζσιήλεο πνιπαηζπιελίνπ).. ρ.1.7 ηξψζηκν άκκνπ Δπίζεο ζα πξέπεη λα πξνζερζεί ε ζσζηή αλάκημε λεξνχ-αληηςπθηηθνχ. Ζ πξνζζήθε γιπθφιεο πξαγκαηνπνηείηαη αθνχ πξψηα δνθηκαζηεί ην ζχζηεκα ζε ιεηηνπξγία κε θαζαξφ λεξφ θαη ε γιπθφιε, αθνχ επηιερζεί ν θαηάιιεινο ηχπνο, πξνζηίζεηαη κφλν εάλ θξηζεί απαξαίηεην γηα ηελ άξηηα ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο. Αθφκα ζεκαληηθά ζηνηρεία γηα ηε ζρεδίαζε ηνπ βξφρνπ απνηεινχλ ε πιήξσζε θαη εμαέξσζε ηνπ δηθηχνπ φπσο επίζεο ε ππθλφηεηα, ε πγξαζία θαζψο θαη ε ζχζηαζε ηνπ εδάθνπο. Όζν κεγαιχηεξε είλαη ε ππθλφηεηα ηνπ εδάθνπο, ηφζν θαιχηεξε είλαη ε ζεξκηθή ηνπ αγσγηκφηεηα ηνπ. πλεπψο, θαιφ ζα ήηαλ κεηά ηελ θάιπςε ησλ ζσιελψζεσλ, ην έδαθνο λα παθησζεί (κε πξνζνρή ψζηε λα κελ πξνθιεζνχλ βιάβεο ζηηο ζσιελψζεηο). Αθφκα φζν κεγαιχηεξε είλαη ε πγξαζία ηνπ εδάθνπο, ηφζν θαιχηεξα γίλεηαη ε κεηαθνξά ζεξκφηεηαο. Πίλαθαο 1.3 Δηδηθή Απόιεςε Θεξκόηεηαο γηα νξηδόληηνπο γεσελαιιάθηεο 28

30 Έηζη πξνηείλεηαη ε έθηαζε θάησ απφ ηελ νπνία έρεη ηνπνζεηεζεί ν γεσελαιιάθηεο λα θπηεπηεί κε θπηά κηθξνχ ξηδηθνχ ζπζηήκαηνο. Με απηφ ηνλ ηξφπν επηηπγράλνληαη: - Γηαηήξεζε ηεο πγξαζίαο ηνπ εδάθνπο. - Πάθησζε ηνπ εδαθηθνχ πιηθνχ κέζσ ηνπ ξηδηθνχ ζπζηήκαηνο ησλ θπηψλ. - Καιχηεξε δηαηήξεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ εδάθνπο. Ζ θχηεπζε κπνξεί λα βειηηψζεη ζε ζεκαληηθφ βαζκφ ηελ ζπκπεξηθνξά ηνπ εδάθνπο δελ ζα πξέπεη φκσο λα ηνπνζεηεζνχλ θπηά κε κεγάιν ξηδηθφ ζχζηεκα δηφηη κπνξεί λα πξνθαιέζνπλ θζνξέο ζην ζχζηεκα ζσιελψζεσλ. Γελδξνθχηεπζε επηηξέπεηαη πεξηκεηξηθά ηνπ γεσελαιιάθηε θαη ε επηθάλεηα ηνπ γεσελαιιάθηε δελ πξέπεη λα είλαη ζηεγαλή ή λα νηθνδνκεζεί. Ζ εγθαηάζηαζε νξηδνληίνπ ζπζηήκαηνο Γεσζεξκηθνχ Δλαιιάθηε πξαγκαηνπνηείηαη κε ηα ζπλεζηζκέλα κεραλήκαηα φπσο κπνπιληφδεο, ηζάπεο ή αιπζνεθζθαθείο,αλνίγεηαη ηξάθνο ή ραληάθηα κέζα ζηα νπνία ηνπνζεηνχληαη νη ζσιήλεο νξηδφληηα θαη ζηελ ζπλέρεηα γίλεηαη ε επηρσκάησζε ηνπ ζπζηήκαηνο. ρ.1.8 Γηαδηθαζία Δπηρσκάησζεο 29

31 Β.ΥΔΓΗΑΖ ΚΑΗ ΔΓΚΑΣΑΣΑΖ ΤΣΖΜΑΣΟ ΚΑΣΑΚΟΡΤΦΟΤ ΔΝΑΛΛΑΚΣΖ ΚΛΔΗΣΟΤ ΒΡΟΥΟΤ Αληίζηνηρα ζηελ θαηαθφξπθε γεσζεξκία βαζηθά ζηνηρεία πνπ πξέπεη λα πξνζέμνπκε είλαη ε απφζηαζε κεηαμχ ησλ γεσηξήζεσλ (ηνπιάρηζηνλ 5m),νη ζπλδέζεηο ησλ αθξνζσιελίσλ λα γίλνληαη ζχκθσλα κε ηα θαηάιιεια πξφηππα θαη λα δνθηκάδνληαη ζε πίεζε θαη ξνή,ε δηαηήξεζε ησλ απνζηάζεσλ κεηαμχ ησλ ζσιελψζεσλ πνπ ηνπνζεηνχληαη ζηε γεψηξεζε, κε ηελ ρξήζε ησλ θαηάιιεισλ απνζηαηψλ φπσο θαη ε ζσζηή ζσιήλσζε ησλ γεσηξήζεσλ. Ζ ηνπνζέηεζε ησλ ζσιελψζεσλ ζα πξέπεη λα γίλεη φζν ην δπλαηφ γξεγνξφηεξα κεηά ην πέξαο ηεο δηάηξεζεο, γηα ηελ απνθπγή θαηαπηψζεσλ. Οη ζσιελψζεηο δνθηκάδνληαη κε πίεζε (αέξα ή αδψηνπ ή λεξνχ θ.α.) γηα λα δηαζθαιηζζεί ην φηη δελ έρνπλ ππνζηεί θάπνηα θζνξά θαηά ηελ ηνπνζέηεζε ηνπο. ε πεξίπησζε πνπ έρνπλ ηξαπκαηηζηεί, αλαζχξνληαη απφ ηε γεψηξεζε θαη αληηθαζηζηψληαη Γηα ηελ άξηηα θαηαζθεπή θαη βέιηηζηε απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο, ε ζχζηαζε ηνπ ζεξκναγψγηκνπ κίγκαηνο (ηζηκέλην, κπεηνλίηεο ή κε ην παξάγσγν δηάλνημεο ηεο ίδηαο ηεο γεψηξεζεο) ζα πξέπεη λα θαζνξηζηεί κε βάζε ηε δνκή θαη ηε ζχζηαζε ηνπ ππεδάθνπο. Άιια βαζηθά ζηνηρεία πνπ πξέπεη λα ιεθζνχλ ππφςε είλαη ε κφλσζε ησλ ζσιελψζεσλ θνληά ζην ζπιιέθηε, ε πιήξσζε θαη εμαέξσζε ηνπ δηθηχνπ θαη ε ειάρηζηε απφζηαζε ησλ θαηαθφξπθσλ θαη νξηδφληησλ ζσιελψζεσλ ηνπ γεσελαιιάθηε απφ ην θεληξηθφ δίθηπν χδξεπζεο θαη απνρέηεπζεο ηεο θαηνηθίαο (ηνπιάρηζηνλ 1m). Ζ εγθαηάζηαζε θαζέηνπ ζπζηήκαηνο Γεσζεξκηθνχ Δλαιιάθηε απαηηεί γεσηξχπαλν. Ζ γεψηξεζε είλαη αξθεηά πην απιή απφ ηηο γεσηξήζεηο γηα εχξεζε λεξνχ, θαζψο δελ απαηηείηαη ηφζν βάζνο θαη δελ απαηηείηαη ζσιήλσζε ηεο γεψηξεζεο. Σρ.1.9 Γηαδηθαζία γεώηξεζεο 30

32 Σέινο πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ζηηο εγθαηαζηάζεηο θαηαθφξπθσλ γεσελαιιαθηψλ απαηηείηαη εηδηθή άδεηα ιφγν ησλ γεσηξήζεσλ. Πίλαθαο 1.4 Δηδηθή Απόιεςε Θεξκόηεηαο γηα θαηαθόξπθνπο γεσελαιιάθηεο Πίλαθαο 1.5 Δλδεηθηηθά ραξαθηεξηζηηθά αλάινγα κε ηελ ηζρύ ηεο εγθαηάζηαζεο Ο παξαπάλσ πίλαθεο (γεξκαληθφ πξφηππν VDI 4640) ρξεζηκνπνηνχληαη γηα κηα πξψηε εθηίκεζε ησλ δηαζηάζεσλ ησλ ελαιιαθηψλ. Απεπζχλνληαη ζε εγθαηαζηάζεηο<30kw.γηα κεγαιχηεξεο εγθαηαζηάζεηο ή φηαλ πξέπεη λα θαιπθζνχλ θαη ζεξκηθέο θαη ςπθηηθέο αλάγθεο εθαξκφδνληαη αλαιπηηθνί κέζνδνη ππνινγηζκνχ ή θαη ρξήζε εηδηθψλ πξνγξακκάησλ. 31

33 Γ.ΥΔΓΗΑΖ ΚΑΗ ΔΓΚΑΣΑΣΑΖ ΤΣΖΜΑΣΟ ΠΔΗΡΟΔΗΓΖ ΔΝΑΛΛΑΚΣΖ ΚΛΔΗΣΟΤ ΒΡΟΥΟΤ Σα ζπεηξνεηδή ζπζηήκαηα Γεσζεξκηθψλ Δλαιιαθηψλ εγθαζίζηαληαη νξηδφληηα ζηνλ πάην ραληαθηνχ ελφο κέηξνπ θάξδνπο ή θάζεηα ζε ζηελά ραληάθηα βάζνπο 1,5 έσο 1,8 κέηξα. Σα ραληάθηα δελ είλαη αλαγθαίν λα είλαη επζεία, κπνξεί λα είλαη αθφκε θαη κε γσλία 90. Καηά ηα άιια αθνινπζνχληαη νη ίδηεο αξρέο θαη πξνθπιάμεηο κε απηέο ζην νξηδφληην ζχζηεκα γεσελαιιάθηε. 32

34 2. ΘΔΡΜΗΚΑ & ΦΤΚΣΗΚΑ ΦΟΡΣΗΑ ΥΔΓΗΑΜΟΤ 2.1 ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΘΔΡΜΗΚΟΤ ΦΟΡΣΗΟΤ ΥΔΓΗΑΜΟΤ ΚΣΗΡΗΟΤ Τπνινγηζκόο Θεξκηθώλ Φνξηίσλ. Δηζαγσγή Έλα απφ ηα βαζηθφηεξα βήκαηα γηα ην ζρεδηαζκφ ελφο ζπζηήκαηνο θιηκαηηζκνχ είλαη ν θαζνξηζκφο ησλ ζεξκηθψλ θαη ςπθηηθψλ θνξηίσλ. ε απηφ ην θεθάιαην παξνπζηάδνληαη νη κεζνδνινγίεο γηα ηνλ ππνινγηζκφ ησλ κέγηζησλ θνξηίσλ θαη ζηε ζπλέρεηα γίλεηαη εθαξκνγή ζχκθσλα κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο νηθίαο πνπ επηιέμακε. Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ε κεζνδνινγίεο είλαη αλεμάξηεηεο ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο ςχμεο πνπ ζα επηιέμνπκε θαη ρξεζηκνπνηήζεθαλ ηφζν γηα ηελ δηαζηαζηνιφγεζε ηεο γεσζεξκηθήο αληιίαο φζν θαη γηα ηελ επηινγή ησλ κηθξν- ΖΘΤΑ πνπ ζα παξνπζηαζηνχλ ζε επφκελν θεθάιαην Πεξηγξαθή Μεζνδνινγίαο Οη ζεξκηθέο αλάγθεο είλαη ηδηφηεηα ηνπ ρψξνπ ή ηνπ θηηξίνπ θαη είλαη αλεμάξηεηεο απφ ην ζχζηεκα ζέξκαλζεο πνπ ζα εγθαηαζηαζεί. Δμαξηψληαη απφ ην κέγεζνο ηνπ ρψξνπ, ηνλ ηξφπν θαηαζθεπήο ησλ ηνίρσλ, ην κέγεζνο θαη ην πιηθφ θαηαζθεπήο ησλ αλνηγκάησλ απφ ηνλ αεξηζκφ αιιά θαη άιινπο παξάγνληεο. Πξνηνχ γίλεη ν ππνινγηζκφο ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ ζε έλα λέν θηίξην, πξέπεη λα γίλεηαη έιεγρνο ηεο ζεξκνκφλσζεο δειαδή θαηά πφζν ην θηίξην εθπιεξψλεη ηηο απαηηήζεηο ηνπ ειιεληθνχ Καλνληζκνχ Θεξκνκφλσζεο Κηηξίσλ (Κ.Θ.Κ). Ο ππνινγηζκφο ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ γίλεηαη γηα θάζε ρψξν ηνπ θηηξίνπ μερσξηζηά, γηα λα κπνξεί λα πξνζδηνξηζζεί ην κέγεζνο ησλ ζεξκαληηθψλ ζσκάησλ ηνπ θάζε ρψξνπ. Σν ζχλνιν ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ ηνπ θηηξίνπ πξνθχπηεη απφ ην άζξνηζκα ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ φισλ ησλ ρψξσλ πνπ ζεξκαίλνληαη. Οη πξαγκαηηθέο ζεξκηθέο απψιεηεο ελφο θηηξίνπ είλαη κηθξφηεξεο απφ ην πνζφ ζεξκφηεηαο πνπ κπνξεί λα δψζεη ε εγθαηάζηαζε ζέξκαλζεο. Απηφ νθείιεηαη ζην γεγνλφο φηη ν ζρεδηαζκφο ηεο εγθαηάζηαζεο γίλεηαη έηζη ψζηε λα θαιχπηεη ηηο απψιεηεο ηνπ θηηξίνπ αθφκε θαη ζηηο ειάρηζηεο πηζαλέο ηηκέο ηεο εμσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο (κέζε ειάρηζηε εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία ηεο πεξηνρήο). Οη ζεξκηθέο αλάγθεο ελφο θηηξίνπ απνηεινχλ ζπγρξφλσο θαη ηηο κέγηζηεο ζεξκηθέο απψιεηεο. 33

35 Ζ κεζνδνινγία ηνπ ππνινγηζκνχ ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ βαζίδεηαη ζηνπο λφκνπο ηεο κεηάδνζεο ζεξκφηεηαο. Δπεηδή φκσο θαηά ηνλ ππνινγηζκνχο πξέπεη λα θαζνξηζηνχλ θαη λα εθιεγνχλ πνιιά κεγέζε, φπσο π.ρ. ζεξκνθξαζίεο ρψξσλ δηαθφξσλ ρξήζεσλ, πνζφηεηεο αεξηζκνχ θ.α., γηα λα απνθεπρζνχλ απζαίξεηεο παξαδνρέο νη δηάθνξεο ρψξεο θαζηέξσζαλ έλαλ εληαίν ηξφπν ππνινγηζκνχ πνπ δίλεηαη ζε κνξθή θαλνληζκνχ. Οη θαλνληζκνί απηνί κπνξνχλ λα δηαθέξνπλ απφ ρψξα ζε ρψξα. ηε ρψξα καο δελ ππάξρεη αθφκα θαλνληζκφο ππνινγηζκνχ ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ ησλ θηηξίσλ. Ζ πξνζεγγηζηηθή κέζνδνο ππνινγηζκνχ πνπ ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε κε ζθνπφ ηελ δηαζηαζηνιφγεζε ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο-ςχμεο καο βαζίδεηαη ζηηο εθδφζεηο ηνπ γεξκαληθνχ θαλνληζκνχ DIN πληζηψκελεο ζεξκνθξαζίεο εζσηεξηθψλ ρψξσλ Ο Καλνληζκφο Θεξκνκφλσζεο θαζψο θαη ε Σερληθή Οδεγία ηνπ Σερληθνχ Δπηκειεηεξίνπ Διιάδαο (Σ.Ο.Σ.Δ.Δ.) 2425/86 δίλνπλ ηηο ζπληζηψκελεο ζεξκνθξαζίεο ζρεδηαζκνχ γηα ζέξκαλζε ζε θαηνηθίεο, γξαθεία θαηαζηήκαηα, εθπαηδεπηηθά θηίξηα, λνζνθνκεία, μελνδνρεία. Οη ζεξκνθξαζίεο δίλνληαη γηα θάζε ρψξν ησλ θηηξίσλ. Με βάζε ηηο ζεξκνθξαζίεο απηέο γίλεηαη ν ππνινγηζκφο ησλ ζεξκηθψλ θνξηίσλ ζε θάζε ζεξκαηλφκελν ρψξν. ρεηηθά κε ηηο ζπληζηψκελεο ζεξκνθξαζίεο παξαηεξνχληαη ηα εμήο: -ε δηαδξφκνπο, θιηκαθνζηάζηα θαη άιινπο ρψξνπο κεηάβαζεο απφ ην εμσηεξηθφ πεξηβάιινλ ζε ζεξκαηλφκελνπο ρψξνπο, είλαη επαξθήο κηα ζεξκνθξαζία ζρεδηαζκνχ 15ºC γηα ηελ πξνζαξκνγή ηνπ αηφκνπ ζηηο ζπλζήθεο ηνπ ζεξκαηλφκελνπ ρψξνπ. -ε ρψξνπο φπνπ ζπλήζσο ηα άηνκα θέξνπλ ειαθξά ελδπκαζία (π.ρ. ινπηξά, απνδπηήξηα) ε ζεξκνθξαζία ζρεδηαζκνχ είλαη 22 24ºC γηα λα αληηζηαζκίδεηαη ε απμεκέλε απψιεηα ζεξκφηεηαο απφ ην ζψκα. -ε ρψξνπο κε κεγάια ζεξκηθά θέξδε απφ ηελ παξνπζία αηφκσλ (π.ρ. ακθηζέαηξα, εθθιεζίεο, θιεηζηά γπκλαζηήξηα) ε ζεξκνθξαζία ζρεδηαζκνχ κεηψλεηαη ζηνπο 18ºC έσο 16ºC. -ε ζπλερέο ζχζηεκα δφκεζεο κεηαμχ θηηζκέλσλ θηηξίσλ θαη γηα ηα ηκήκαηα πνπ βξίζθνληαη ζε επαθή, σο ζεξκνθξαζία ηνπ γεηηνληθνχ θηηξίνπ εθφζνλ απηφ ζεξκαίλεηαη ιακβάλεηαη ε ηηκή ησλ 15ºC. Όηαλ δελ ζεξκαίλεηαη ιακβάλνληαη νη ηηκέο: Γηα ηε δψλε Α +10ºC Γηα ηε δψλε Β +7ºC Γηα ηε δψλε Γ +3ºC Γηα κε ζεξκαηλφκελνπο ρψξνπο πξνβιέπνληαη ηα εμήο: 34

36 -Χο ζεξκνθξαζία ρψξσλ νη νπνίνη βξίζθνληαη θάησ απφ θεθιηκέλε ζηέγε (π.ρ. απφ θεξακίδηα), ιακβάλεηαη ε κέζε ειάρηζηε εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία απμεκέλε θαηά 3ºC,εθφζνλ έρνπλ ηεξεζεί νη νδεγίεο ηνπ Κ.Θ.Κ. -Χο ζεξκνθξαζία κε ζεξκαηλφκελσλ εκηππφγεησλ ή ππφγεησλ ρψξσλ, πνπ έρνπλ παξάζπξα ή πφξηεο πξνο ηνλ εμσηεξηθφ αέξα, ιακβάλεηαη: Γηα ηε δψλε Α +10ºC Γηα ηε δψλε Β +7ºC Γηα ηε δψλε Γ +3ºC Πίλαθαο 2.1. Σπληζηώκελεο εζσηεξηθέο ζεξκνθξαζίεο Δμσηεξηθέο ζεξκνθξαζίεο ρεδηαζκνχ ti χκθσλα κε ηνλ θαλνληζκφ σο ζεξκνθξαζία ππνινγηζκνχ ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ νξίδεηαη ε κέζε ειάρηζηε εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία. Απηή είλαη ε ειάρηζηε ηηκή ηεο ζεξκνθξαζίαο πνπ κπνξεί λα εκθαληζηεί κηα θνξά ην ρξφλν, γηα δχν ηνπιάρηζηνλ ζπλερφκελεο εκέξεο. 35

37 Πίλαθαο 2.2.Μέζε ειάρηζηε εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία αλά πόιε Θεξκηθέο Απψιεηεο χκθσλα κε ηε κεζνδνινγία DIN4701 νη ζεξκηθέο απψιεηεο ελφο θηηξίνπ είλαη νη αθφινπζεο: 1) Απψιεηεο ζεξκνπεξαηφηεηαο Qo απφ ηα δνκηθά ζηνηρεία (ηνίρνη, αλνίγκαηα, νξνθέο) 2) Απψιεηεο πξνζαπμήζεσλ 3) Απψιεηεο αεξηζκνχ Οη απψιεηεο ζεξκνπεξαηφηεηαο δίλνληαη απφ ηε ζρέζε Qo=k*F*(t i -t a ) Όπνπ: Qo: Απψιεηεο ζεξκφηεηαο F: Δπηθάλεηα ηνπ δνκηθνχ ηκήκαηνο m 2 k: πληειεζηήο ζεξκνπεξαηφηεηαο W/m 2 *K 1/k: Αληίζηαζε ζεξκνπεξαηφηεηαο ζε m 2 *K/W ti: Θεξκνθξαζία ρψξνπ ζε o C ta: Θεξκνθξαζία εμσηεξηθνχ αέξα ζε o C πληειεζηήο ζεξκνπεξαηφηεηαο θαη ζεξκηθή αληίζηαζε δνκηθψλ ζηνηρείσλ Ζ ζπλνιηθή ζεξκηθή αληίζηαζε ελφο δνκηθνχ ζηνηρείνπ είλαη: R k =Ri+Rιi+Rα=1/α j +(d j /ι j )+1/α α 36

38 φπνπ εδψ ρξεζηκνπνηείηαη ν δείθηεο j γηα ηα ζηξψκαηα ηνπ δνκηθνχ ζηνηρείνπ, επεηδή ν δείθηεο i ζεκαίλεη εζσηεξηθφο (π.ρ. α εζσηεξηθφο ζπληειεζηήο ζπλαγσγήο). Δίλαη: R i = ε εζσηεξηθή αληίζηαζε ζπλαγσγήο R a = ε εμσηεξηθή αληίζηαζε ζπλαγσγήο R ιj = ε αληίζηαζε ζεξκνπεξαηφηεηαο ηνπ ζηξψκαηνο j α i = ν ζπληειεζηήο ζπλαγσγήο ηεο εζσηεξηθήο πιεπξάο α a = ν ζπληειεζηήο ζπλαγσγήο ηεο εμσηεξηθήο πιεπξάο d j = ην πάρνο ηνπ ζηξψκαηνο j ι j = ν ζπληειεζηήο ζεξκηθήο αγσγηκφηεηαο ηνπ ζηξψκαηνο j Σέινο ν ζπλνιηθφο ζπληειεζηήο ζεξκνπεξαηφηεηαο ηνπ θάζε δνκηθνχ ζηνηρείνπ είλαη: K=1/R k Πίλαθαο 2.3 Σπληειεζηέο ζπλαγσγήο α i,α a θαη ζεξκηθέο αληηζηάζεηο ζπλαγσγήο Ri, Ra 37

39 Πίλαθαο 2.4.Σπληειεζηέο ζπλνιηθήο ζεξκνπεξαηόηεηαο γηα δηάθνξα ζεξκηθά ζηνηρεία: Πξνζαπμήζεηο Όζνλ αθνξά ηηο πξνζαπμήζεηο (ζε %) -Θεσξείηαη ε Ε H (πξνζαχμεζε πξνζαλαηνιηζκνχ) Ε Ζ =-5 γηα Ν,ΝΓ,ΝΑ Ε Ζ =+5 γηα Β,ΒΓ,ΒΑ θαη Ε Ζ =0 γηα Γ θαη Α -θαη ε πξνζαχμεζε ΕU+ΕA=ΕD δηαθνπήο ιεηηνπξγίαο θαη ςπρξψλ εμσηεξηθψλ ηνίρσλ (ζην DIN 4701/83 αγλνείηαη ν ζπληειεζηήο ΕU). H πξνζαχμεζε ZD πξνζδηνξίδεηαη κε βάζε ην D= Qo/(Fges x Γt), φπνπ Fges ε ζπλνιηθή επηθάλεηα πνπ πεξηβάιιεη ηνλ ρψξν, θαη ηηο ψξεο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο, ζχκθσλα κε ηνλ πίλαθα: 38

40 Σξφπνο ιεηηνπξγίαο αλά 24σξν ,5 0 ψξεο δηαθνπή ψξεο δηαθνπή ψξεο δηαθνπή Σειηθά QT = Qo (1 + ΕD + ΕH) Πίλαθαο 2.5 Τηκέο D δηαθνπηόκελεο ιεηηνπξγίαο Απψιεηεο αεξηζκνχ Οη απψιεηεο αεξηζκνχ QL κπνξνχλ λα ππνινγηζηνχλ κε ηνπο αθφινπζνπο ηξφπνπο :: 1)Απφ ηελ ζρέζε πνπ ππνινγίδεη ηνλ απαηηνχκελν αεξηζκφ: Q L = V x ξ x c (ti - ta) (ζε w) φπνπ: V: Όγθνο εηζεξρνκέλνπ αέξα ζε m 3 /s c: Δηδηθή ζεξκφηεηα ηνπ αέξα ζε kj/kg K ξ: Ππθλφηεηα ηνπ αέξα ζε kg/m 3 ε ρψξνπο ζπλερνχο δηακνλήο αηφκσλ (θαζηζηηθά ππλνδσκάηηα, γξαθεία θ.ι.π.) πξέπεη λα εμαζθαιίδεηαη έλαο ειάρηζηνο αεξηζκφο, απαξαίηεηνο γηα ιφγνπο πγείαο. Σν ειάρηζην απαξαίηεην πνζφ αέξα ππνινγίδεηαη κε βάζε ηνλ φγθν ηνπ ρψξνπ. Γηα ηελ ειάρηζηε ηηκή ησλ θαλνληθψλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ αεξηζκνχ ηζρχεη: Q Lmin = β min V R c p ξ ( t i t a ) φπνπ β min = ε ειάρηζηε αλαλέσζε αέξα ζην ρψξν (ιακβάλεηαη ζπλήζσο 0.5/h) V R = ν φγθνο ηνπ ρψξνπ c p = ε εηδηθή ζεξκνρσξεηηθφηεηα ηνπ αέξα = 1 kj/(kg K) ξ = ε ππθλφηεηα ηνπ αέξα = 1.2 kg/m 3 2)Απφ ηελ ζρέζε ππνινγηζκνχ απσιεηψλ ιφγσ ραξακάδσλ (ζηελ πεξίπησζε πνπ δελ ππάξρεη εμαεξηζκφο): QL = Q Ai, φπνπ: Q Ai = α x l x R x H x Γt x ZΓ γηα θάζε άλνηγκα. Όπνπ α: πληειεζηήο δηείζδπζεο αέξα l: πλνιηθή πεξίκεηξνο αλνίγκαηνο (ζε m) R: πληειεζηήο δηεηζδπηηθφηεηαο (ζην DIN 4701/83 νξίδεηαη ν ζπληειεζηήο r κε ηηκέο ). Ζ: πληειεζηήο ζέζεο θαη αλεκφπησζεο (ζην DIN 4701/83 o ζπληειεζηήο Ζ πξνζαπμάλεηαη απηφκαηα γηα χςνο πάλσ απφ 10 m). Γt: Γηαθνξά ζεξκνθξαζίαο (ζε βαζκνχο ν C) 39

41 ΕΓ: πληειεζηήο γσληαθψλ παξαζχξσλ (ζηελ πεξίπησζε γσληαθψλ παξαζχξσλ παίξλεη ηελ ηηκή 1.2 αληί ηεο θαλνληθήο 1) Παξάζπξν ή ζύξα από θπζηθό ή ζπλζεηηθό μύιν Απιφ παινζηάζην 3 Ταινζηάζην κε εμψθπιιν 2,5 Γηπιά παινζηάζηα κε εμαζθαιηζκέλε ζηεγαλφηεηα 2 Παξάζπξν ή ζύξα Απιφ ή δηπιφ παινζηάζην 1,5 κεηαιιηθά αεξνζηεγέο Γηπιά παινζηάζηα κε 1,2 εμαζθαιηζκέλε ζηεγαλφηεηα Πίλαθαο 2.6 πληειεζηήο Γηείζδπζεο Αέξα α (m 3 /m*h) Αλεκόπησζε Θέζε Οηθνδνκηθό ύζηεκα πλερέο Διεύζεξν Καλνληθή Πξνζηαηεπφκελε 0,24 0,34 Διεχζεξε 0,41 0,58 Άθξσο 0,6 0,84 πξνζβαιιφκελε Ηζρπξή Πξνζηαηεπφκελε 0,41 0,58 Διεχζεξε 0,6 0,84 Άθξσο 0,82 1,13 Πξνζβαιιφκελε Πίλαθαο 2.7 Χαξαθηεξηζηηθόο αξηζκόο θηηξίνπ Ζ Σέινο νη θαλνληθέο ζεξκηθέο αλάγθεο ησλ θηηξίσλ Q νι δίλνληαη απφ ην άζξνηζκα ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ αγσγηκφηεηαο Q T θαη ησλ θαλνληθψλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ αεξηζκνχ Q L. Qνι = QT + QL Τπνινγηζκόο Θεξκηθώλ Αλαγθώλ Καηνηθίαο ηελ ελφηεηα πνπ αθνινπζεί γίλεηαη παξνπζίαζε ηεο θαηνηθίαο θαζψο θαη ππνινγηζκφο ηνπ ζεξκηθνχ θνξηίνπ ζρεδηαζκνχ ζχκθσλα κε ηελ παξαπάλσ κεζνδνινγία. Ζ νηθία είλαη παληαρφζελ ειεχζεξε Σα δνκηθά ζηνηρεία θαηνηθίαο είλαη ηα εμήο: Α. Δμσηεξηθνί Σνίρνη: Σν εκηππφγεην πεξηβάιιεηαη απφ ηνηρίν πάρνπο 20 cm κε εμσηεξηθή κφλσζε 5cm κε ι=0,04 W/mK. Σν ζπλνιηθφ k ηνπ ηνηρίνπ είλαη 0,58 W/m 2 *K γηα ην ζακκέλν θαη κε ζακκέλν κέξνο. 40

42 Οη θνιψλεο έρνπλ πάρνο 20 cm κε εμσηεξηθή κφλσζε 5cm θαη k= 0,58 W/m 2 *K. Σν δάπεδν είλαη κε κφλσζε 3cm θαη k=0.57 W/m 2 *K ηα ππφινηπα επίπεδα ζε φινπο ηνπο πξνζαλαηνιηζκνχο έρεη ηνπνζεηεζεί δηπιφ ηνχβιν 7.5 cm ην θαζέλα πάρνο, κε ι= 0,4 W/m 2 *K.Δλδηάκεζα απφ ηα ηνχβια ππάξρεη κφλσζε 5cm κε ι=0,04 W/mK.Σν ζπλνιηθφ k ηνπ δηπινχ ηνίρνπ είλαη k= 0,47 W/m 2 *K. H νξνθή είλαη θεξακνζθεπή ζηεγαλή κε κφλσζε πάλσ ζηελ πιάθα ηνπ κπεηφλ θαη k=0,66 W/m 2 *K. Σα ηδάκηα είλαη δηπιά, κε k= 3 W/m 2 *K Ζ πφξηα είλαη αζθαιείαο κε κφλσζε θαη k= 1.31 W/m²K Β. Δλδηάκεζνη Σνίρνη: Σν ππφγεην θαη νη εζσηεξηθνί ηνίρνη ηνπ parking θαη ησλ ζεξκαηλφκελσλ ρψξσλ απνηεινχληαη απφ 10 cm ηνχβιν θαη 3 cm κφλσζε κε ζπλνιηθφ k=0,88 W/m 2 *K. 41

43 ΥΔΓΗΑ ΚΑΣΟΗΚΗΑ ΖΜΗΤΠΟΓΔΗΟ LIVING AREA 85η.κ Α ΔΠΗΠΔΓΟ 42

44 Β ΔΠΗΠΔΓΟ ΣΟΗΥΔΗΑ ΚΣΗΡΗΟΤ Όζνλ αθνξά ηελ ηνπνζεζία ηνπ θηηξίνπ πήξακε ηα αθφινπζα ηξία ζελάξηα: Σν θηίξην βξίζθεηαη i) Θεζζαινλίθε, ii) Ζξάθιεην, iii) Καζηνξηά Σα δνκηθά Υαξαθηεξηζηηθά ηνπ θηηξίνπ είλαη αθξηβψο ίδηα θαη ζηηο ηξεηο Πεξηπηψζεηο Παξαθάησ αθνινπζνχλ αλαιπηηθνί Πίλαθεο κε ηνπο ππνινγηζκνχο γηα ηελ πεξίπησζε ηεο Θεζζαινλίθεο θαη ζηελ ζπλέρεηα παξαηίζεληαη ηα ηειηθά απνηειέζκαηα θαη γηα ηηο άιιεο δχν πφιεηο 43

45 Πφιε Θεζζαινλίθε Μέζε ειάρηζηε εμσηεξηθή Σ( o C) -5 Δπηζπκεηή εζσηεξηθή 20 Θεξκνθξαζία κε ζεξκ.ρψξσλ 3 Θεξκνθξαζία εδάθνπο 9 Μνλάδεο Watt Πίλαθαο 2.8 Τηκέο ζρεδηαζκνύ ζπζηήκαηνο Θεζζαινλίθεο ΠΑΡΟΤΗΑΖ Σα απνηειέζκαηα ησλ ππνινγηζκψλ παξνπζηάδνληαη σο εμήο: α) ηνπο πίλαθεο εκθαλίδνληαη ηα δνκηθά ζηνηρεία πνπ έρνπλ απψιεηεο απφ ζεξκνπεξαηφηεηα κε ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπο γηα θάζε ρψξν μερσξηζηά.. Οη ζηήιεο ηνπ πίλαθα αληηζηνηρνχλ ζηα αθφινπζα κεγέζε: Δίδνο ζηνηρείνπ (πρ. Σ= ηνίρνο, Α =άλνηγκα, Ο =νξνθή,γ =δάπεδν) -πλνιηθή Δπηθάλεηα Αθαηξνχκελε Δπηθάλεηα πληειεζηήο k Γηαθνξά Θεξκνθξαζίαο Γt Καζαξέο Θεξκηθέο Απψιεηεο Qo πληειεζηήο πξνζαχμεζεο β) Τπνινγίδνληαη νη-ζπλνιηθέο απψιεηεο Q T,νη απψιεηεο αεξηζκνχ (ή ραξακάδσλ) Q L (ζεσξείηαη Q Lmin = 0.17 V R (t i t a )) θαζψο θαη νη ζπλνιηθέο απψιεηεο Q oι. Οη απψιεηεο ησλ εζσηεξηθψλ ηνίρσλ (κε ζεξκαηλφκελνπο ρψξνπο) ζεσξνχληαη κεδεληθέο. 44

46 Δμσηεξηθνί ηνίρνη πληειεζηήο k(w/m 2 K) T T Δζσηεξηθνί ηνίρνη πληειεζηήο k(w/m 2 K) E Γάπεδα πληειεζηήο k(w/m 2 K) Γ Κνπθώκαηα (Αλνίγκαηα) πληειεζηήο k(w/m 2 K) Α1 3 Α Οξνθέο πληειεζηήο k(w/m 2 K) Ο Πίλαθαο 2.9 Χαξαθηεξηζηηθά δνκηθώλ ζηνηρείσλ Οηθίαο ΖΜΗΤΠΟΓΔΗΟ WC ΔΗΓΟ ΔΠΗΦΑΝΗΑ Σ1 Σ1 Σ1 Σ1 Γ1 Α1 ΔΠΗΦ. ΑΦΑΗΡΟΤΜΔΝΖ ΤΝΣΔΛΔΣΖ ΔΠΗΦΑΝΗΑ Κ ΓΣ Qo ΕD QT (m 2 ) (m 2 ) (W/ o C*m2) ( o C) (W) % W 4,23 0,3 0, % 71,23 2,82 0, % 51,11 4,23 0, % 33,73 2,82 0, % 22,49 5,3016 0, % 41,55 0, % 28,13 Qνι=QT+QL=248,2+66,31=314,51W 45

47 Βνεζεηηθφο Υψξνο Υσι Σ1 4,98 0, % 90,26 Σ1 4,98 0, % 39,72 Γ1 6,2416 0, % 48,92 Qνι=QT+QL=178,9+78,02=256,92W Σ1 4,35 0, % 78,84 Σ1 4,35 0, % 34,69 Σ1 5,64 0, % 105,5 Γ1 5,452 0, % 42,73 Qνι=QT+QL=261,7+68,18=329,88W Βνεζεηηθφο Xψξνο 2 Σ1 5,505 0,45 0, % 91,62 Σ1 5,505 0, % 43,9 Σ1 7,05 0, % 131,8 Γ1 14,1 0, % 110,5 Γ1 11,01 0, % 86,29 Α1 0, % 42,19 Qνι=QT+QL=506,3+337,86=844,16W Γσκάηην 1 Σ1 5,925 0,81 0, % 92,71 Σ1 5,925 0, % 47,25 Σ1 9 0, % 163,1 Γ1 11,85 0, % 92,87 Α1 0, % 75,94 Qνι=QT+QL=471,9+148,12=620W Γσκάηην2 Σ1 18,15 2,5 0, % 283,7 Σ1 11,85 0, % 221,6 Γ1 23,8975 0, % 187,3 Α1 2, % 234,4 Qνι=QT+QL=926,9+298,74=1225,64W Έηζη γηα ην εκηππφγεην ην ζπλνιηθφ Q νι είλαη 3591,14Watt 46

48 A ΔΠΗΠΔΓΟ Σξαπεδαξία Σ2 12,51 2,25 0, % 144,7 Σ2 8,46 0, % 119,3 Κνπδίλα Α1 2, % 202,5 Qνι=QT+QL=466,5+146,99=613,49W αιφλη Qνι=QT+QL= ,79=770,79W Σ2 15,45 7,32 0, % 114,6 Σ2 27,21 0, % 383,7 Α1 4, % 388,8 Α1 3 1, % 117,9 Qνι=QT+QL= ,37=1584,37W Τπλνδσκάηην Μπάλην Σ2 18 3,6 0, % 203 Α1 1, % 162 Α1 1, % 162 Σ2 18,75 4,05 0, % 215,9 Σ2 15,15 0, % 222,5 Α1 1, % 168,8 Α1 2, % 210,9 Γ1 31,5625 0, % 382,3 Ο1 31,5625 0, % 651 Qνι=QT+QL= ,92=2245,92W Σ2 6,3 0,81 0, % 31,25 Α1 0, % 0 Γ1 6,7725 0, % 82,03 Ο1 6,7725 0, % 139,7 Qνι=QT+QL=328,9+84,65=413,55W 47

49 Μ. Μπαλην Σ2 6,75 1,44 0, % 77,99 Σ2 13,26 0, % 194,8 Α1 1, % 135 Ο1 9,945 0, % 205,1 Γ1 9,945 0, % 120,5 Qνι=QT+QL=733,3+124,33=857,63W Νηνπιάπεο-Υσι Σ2 6,15 0, % 90,33 Γ1 10,245 0, % 124,1 Ο1 10,245 0, % 211,3 Qνι=QT=425,72W Έηζη γηα ην Α επίπεδν ην ζπλνιηθφ Q νι είλαη 6911,44Watt Γσκάηην 1 Β ΔΠΗΠΔΓΟ Σ2 11,01 1,44 0, % 140,6 Σ2 12,75 0, % 187,3 Ο1 15,5975 0, % 321,7 Α1 1, % 135 Qνι=QT+QL=784,5+194,99=979,49W Γσκάηην2 Σ2 11,46 0, % 161,6 Σ2 12,06 3 0, % 127,7 Ο1 15,3564 0, % 304,1 Α % 270 Qνι=QT+QL=863,4+191,94=1055,34W Γσκάηην 3 Σ2 14,76 3 0, % 165,8 Σ2 9,66 0, % 136,2 Ο1 15,8424 0, % 313,7 Α % 270 Qνι=QT+QL=885,73+198=1083,73W 48

50 Μπάλην Γξαθείν Σ2 6,3 1,44 0, % 68,53 Ο1 6,7725 0, % 134,1 Α1 1, % 129,6 Qνι=QT+QL=332,23+84,65=416,88W Σ2 6,06 0,96 0, % 74,91 Σ2 9,51 0, % 139,7 Ο1 6,4034 0, % 132,1 Α1 0, % 90 Qνι=QT+QL=436,7+80=516,7W Υσι-Νηνπιάπεο Σ2 8,55 0, % 125,6 Σ2 3 0, % 44,06 Γ1 15,36 0, % 316,8 Qνι=QT=486,4W Έηζη γηα ην Β επίπεδν ην ζπλνιηθφ Q νι είλαη 4538,58Watt Απφ ηα παξαπάλσ πξνθχπηεη φηη νη ζπλνιηθέο απψιεηεο ηεο νηθίαο είλαη: Qνι1+Qνι2+Qνι3=15041,16Watt ΤΓΚΔΝΣΡΧΣΗΚΟΗ ΠΗΝΑΚΔ ΑΠΟΣΔΛΔΜΑΣΧΝ ΘΜΙΤΠΟΓΕΙΟ QT QL Qολ W W W WC 248,2 66,31 314,51 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.1 178,9 78,02 256,92 ΧΩΛ 261,7 68,18 329,88 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.2 506,3 337,86 844,16 ΔΩΜΑΣΙΟ1 471,9 148,1 620 ΔΩΜΑΣΙΟ2 926,9 298, ,64 ΤΝΟΛΟ 2593,93 997,

51 Α ΕΠΙΠΕΔΟ QT QL Qολ W W W ΣΡΑΠΕΗΑΡΙΑ 466,5 146,99 513,49 ΚΟΤΗΝΑ ,79 770,79 ΑΛΟΝΙ , ,37 ΚΡΒΚΑΜΑΡΑ , ,92 ΜΠΑΝΙΟ 328,9 84,65 413,55 Μ.ΜΠΑΝΙΟ 733,32 124,31 857,63 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 425,72 425,72 ΤΝΟΛΟ 5337, ,44 Β ΖΠΙΠΕΔΟ QT QL Qολ W W W ΔΩΜΑΣΙΟ1 784,5 194,99 979,49 ΔΩΜΑΣΙΟ2 863,4 191, ,35 ΔΩΜΑΣΙΟ3 885, ,7 ΜΠΑΝΙΟ 332,2 84,68 416,88 ΓΡΑΦΕΙΟ 436, ,7 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 486,44 486,44 ΤΝΟΛΟ 3788,94 749, ,58 Γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηεο απαηηνχκελεο νλνκαζηηθήο ηζρχο ηνπ ζπζηήκαηνο ζέξκαλζεο ιακβάλνπκε κηα πξνζαχμεζε, ιφγσ ησλ ζεξκηθψλ απσιεηψλ ησλ ζσιελψζεσλ, ZR=0,05 ή 5%. Έηζη έρνπκε: ΤΝΟΛΙΚΕ ΑΠΩΛΕΙΕ ΚΣΙΡΙΟΤ (Watt) 15041,16 ΤΝΣ.ΠΡΟΑΤΞΘΘ ΩΛΘΝ. Z R 5% AΠΑΙΣΟΤΜΕΝΘ ΙΧΤ (kw) 15,793 50

52 Αληίζηνηρα γηα Ζξάθιεην θαη Καζηνξηά ππνινγίζακε: ΖΡΑΚΛΔΗΟ ΘΜΙΤΠΟΓΕΙΟ Qολ W WC 245,15739 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.1 203,06614 ΧΩΛ 239,41705 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.2 638, ΔΩΜΑΣΙΟ1 466, ΔΩΜΑΣΙΟ2 873, ΤΝΟΛΟ 2666,09 Α ΕΠΙΠΕΔΟ Qολ W ΣΡΑΠΕΗΑΡΙΑ 417,142 ΚΟΤΗΝΑ 524,137 ΑΛΟΝΙ 1077,37 ΚΡΒΚΑΜΑΡΑ 1492,14 ΜΠΑΝΙΟ 283,692 Μ.ΜΠΑΝΙΟ 572,137 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 278,105 ΤΝΟΛΟ 4644,73 Β ΖΠΙΠΕΔΟ Qολ W ΔΩΜΑΣΙΟ1 666,055 ΔΩΜΑΣΙΟ2 717,634 ΔΩΜΑΣΙΟ3 736,937 ΜΠΑΝΙΟ 283,477 ΓΡΑΦΕΙΟ 351,354 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 330,78 ΤΝΟΛΟ 3086,24 ΤΝΟΛΙΚΕ ΑΠΩΛΕΙΕ ΚΣΙΡΙΟΤ (Watt) ΤΝΣ.ΠΡΟΑΤΞΘΘ ΩΛΘΝ. Z R 5% AΠΑΙΣΟΤΜΕΝΘ ΙΧΤ (kw) 10916,8 51

53 ΚΑΣΟΡΗΑ ΘΜΙΤΠΟΓΕΙΟ Qολ W WC 366,53109 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.1 297,30434 ΧΩΛ 365,16155 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.2 957, ΔΩΜΑΣΙΟ1 735, ΔΩΜΑΣΙΟ2 1421, ΤΝΟΛΟ 4143,21 Α ΕΠΙΠΕΔΟ Qολ W ΣΡΑΠΕΗΑΡΙΑ 760,671 ΚΟΤΗΝΑ 955,78 ΑΛΟΝΙ 1964,62 ΚΡΒΚΑΜΑΡΑ 2693,19 ΜΠΑΝΙΟ 485,625 Μ.ΜΠΑΝΙΟ 1034,56 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 498,115 ΤΝΟΛΟ 8392,55 ΒϋΖΠΙΠΕΔΟ Qολ W ΔΩΜΑΣΙΟ1 1214,57 ΔΩΜΑΣΙΟ2 1308,63 ΔΩΜΑΣΙΟ3 1343,83 ΜΠΑΝΙΟ 516,928 ΓΡΑΦΕΙΟ 640,704 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 603,186 ΤΝΟΛΟ 5627,84 ΤΝΟΛΙΚΕ ΑΠΩΛΕΙΕ ΚΣΙΡΙΟΤ(Watt) 18163,6 ΤΝΣ.ΠΡΟΑΤΞΘΘ ΩΛΘΝ. Z R 5% AΠΑΙΣΟΤΜΕΝΘ ΙΧΤ (kw) 19071,78 52

54 2.2 ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΦΤΚΣΗΚΧΝ ΦΟΡΣΗΧΝ ΚΣΗΡΗΟΤ Φπθηηθά Φνξηία. Γεληθά Χο ςπθηηθφ θνξηίν νξίδεηαη ην πνζφ ηεο ζεξκφηεηαο, ην νπνίν πξέπεη λα αθαηξεζεί απφ ην θηίξην, ψζηε λα δηαηεξείηαη ζηνπο δηάθνξνπο ρψξνπο ε ζεξκνθξαζία θαη ε ζρεηηθή πγξαζία ή νη νπνηεζδήπνηε άιιεο εηδηθέο απαηηήζεηο πνπ έρνπλ επηιεγεί, φηαλ ζην εμσηεξηθφ πεξηβάιινλ επηθξαηνχλ νη ζπλζήθεο ζρεδηαζκνχ ζέξνπο. Σν ςπθηηθφ θνξηίν ρψξνπ δελ ηαπηίδεηαη κε ην ζεξκηθφ θνξηίν ζε δεδνκέλε ζηηγκή. Τπάξρεη κηα ρξνληθή θαζπζηέξεζε κεηαμχ ηεο ζηηγκήο ηνπ ζεξκηθνχ θέξδνπο θαη ηεο ρξνληθήο ζηηγκήο κεηαθνξάο ηνπ ζηνλ ρψξν σο ςπθηηθφ θνξηίνπ. Σρήκα 2.1.Χξνληθή πζηέξεζε κεηαμύ ζεξκηθνύ θέξδνπο θαη ςπθηηθνύ θνξηίνπ Μεζνδνινγία Τπνινγηζκνύ Φπθηηθνύ Φνξηίνπ ρεδηαζκνύ Όπσο θαη ζηα ζεξκηθά θνξηία ππνινγηζκφο ησλ ςπθηηθψλ θνξηίσλ γίλεηαη γηα θάζε ρψξν ελφο θηηξίνπ μερσξηζηά. Γηα ηελ κειέηε ησλ ςπθηηθψλ θνξηίσλ ηζρχνπλ ζε κεγάιν βαζκφ νη βαζηθέο αξρέο πνπ αθνινπζήζεθαλ γηα ηα αληίζηνηρα ζεξκηθά κε θάπνηεο φκσο δηαθνξνπνηήζεηο. Σν ζπλνιηθφ ςπθηηθφ θνξηίν θάζε ρψξνπ Q νι απνηειείηαη απφ ην αηζζεηφ θνξηίν Q S, ην νπνίν κεηαβάιιεη ηε ζεξκνθξαζία ηνπ ρψξνπ, θαη ην ιαλζάλνλ θνξηίν Q L, ην νπνίν κεηαβάιιεη ηελ πγξαζία ηνπ ρψξνπ. 53

55 Σν θνξηίν απηφ παίξλεη δηάθνξεο ηηκέο γηα θάζε πεξίνδν ηεο εκέξαο κε κηα κέγηζηε ηηκή, ε νπνία εμαξηάηαη απφ ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ηνπ ρψξνπ αιιά θαη ηελ ρξήζε. Μηα ζεκαληηθή δηαθνξνπνίεζε είλαη ν ζπλππνινγηζκφο ησλ ζεξκηθψλ θεξδψλ πνπ δελ ιάβακε πξνεγνπκέλσο ππφςε. Δπίζεο ζε θάζε ρψξν, εθηφο απφ ηηο δηάθνξεο πεγέο ζεξκφηεηαο πνπ δεκηνπξγνχλ ςπθηηθφ θνξηίν, εηζέξρεηαη θαη έλα πνζφ θξέζθνπ εμσηεξηθνχ αέξα ην νπνίν δεκηνπξγεί έλα επηπιένλ αηζζεηφ θαη ιαλζάλνλ θνξηίν. Σν θνξηίν απηφ ζπλππνινγίδεηαη γηα ηνλ ππνινγηζκφ ηεο ηζρχνο ηνπ θιηκαηηζηηθνχ κέζνπ ηνπ ρψξνπ. Γηα ηνλ ππνινγηζκφ ησλ ςπθηηθψλ θνξηίσλ ρξεζηκνπνηήζεθε ε κεζνδνινγία ηεο Carrier κε πίλαθεο ηεο ΑSHRAE. Έηζη ηα ςπθηηθά θνξηία φπσο θαη ηα ζεξκηθά αξρηθά εμαξηψληαη απφ: 1) Απψιεηεο ζεξκνπεξαηφηεηαο Qo απφ ηα δνκηθά ζηνηρεία (ηνίρνη, αλνίγκαηα, νξνθέο, δάπεδα) 2) Απψιεηεο αεξηζκνχ (πξαγκαηηθφ θαη ιαλζάλνλ) 3) Αιιά επηπιένλ θαη ηα ζεξκηθά θέξδε (αθηηλνβνιία, άλζξσπνη, ζπζθεπέο, θσηηζκφο θιπ) 1) ΦΤΚΣΗΚΑ ΦΟΡΣΗΑ ΑΠΟ ΑΓΧΓΗΜΟΣΖΣΑ Δμαξηψληαη απφ ην κέγεζνο ηεο επηθάλεηαο,ηελ αγσγηκφηεηα ησλ πιηθψλ θαηαζθεπήο θαη ηελ ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά κεηαμχ ηεο εμσηεξηθήο επηθάλεηαο ηνπ ηνίρνπ θαη ηεο εζσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο (ζε αληίζεζε κε ηα ζεξκηθά πνπ παίξλνπκε ηελ εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία) α) Τπνινγηζκφο ςπθηηθψλ θνξηίσλ απφ αγσγηκφηεηα εμσηεξηθψλ ηνίρσλ Γίλνληαη απφ ηνλ ηχπν: Qo=k*F*(Γtc) K:πληειεζηήο ζεξκνπεξαηφηεηαο δνκηθνχ ζηνηρείνπ F: Δπηθάλεηα ζηνηρείνπ Γtc :Ηζνδχλακε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά Αλάινγα κε ηελ ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά ην βάξνο ηνπ ηνίρνπ θαη ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ε Ηζνδχλακε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά δίλεηαη απφ ηνλ παξαθάησ πίλαθα: 54

56 Πίλαθαο 2.10 Ηζνδύλακε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά ηνίρσλ αλά ώξα ( C) [Πεγή: ASHRAE] εκεηψλεηαη φηη ν παξαπάλσ πίλαθαο ηζρχεη: Γηα ζθνπξφρξσκνπο ηνίρνπο Δμσηεξηθή ζεξκνθξαζία 35 o C Δζσηεξηθή ζεξκνθξαζία 26,7 o C Ζκεξήζηα ζεξκνθξαζηαθή δηαθχκαλζε 11 Γεσγξαθηθφ πιάηνο 40Β ν 24σξε ιεηηνπξγία θιηκαηηζκνχ ε δηαθνξεηηθή πεξίπησζε πξέπεη λα ιεθζνχλ αληίζηνηρεο δηνξζψζεηο 55

57 Γηνξζψζεηο Γηα δηαθνξεηηθή ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά θαη δηαθχκαλζε ππνινγίδνπκε κηα δηφξζσζε D απφ κε ηνλ παξαθάησ πίλαθα: Πίλαθαο 2.11 Γηόξζσζε D [Πεγή: ASHRAE] Άιιε κηα παξάκεηξνο είλαη ην ρξψκα ηνπ ηνίρνπ Οπφηε ε ηειηθή δηφξζσζε δίλεηαη απφ ηηο παξαθάησ ζρέζεηο: Γηα ζθνχξν ρξψκα Γtc= Γtc αξρ +D Γηα ιηγφηεξν ζθνχξν ρξψκα Γtc=0,78 (Γtc αξρ +D)+0,22(Γtc βνξ +D) Γηα αλνηρηφ ρξψκα Γtc=0,55 (Γtc αξρ +D)+0,45(Γtc βνξ +D) Όπνπ Γtc αξρ : Ηζνδχλακε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά απφ ηνλ πξψην πίλαθα Γtc βνξ : Ηζνδχλακε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά γηα βνξηλφ ηνίρν Γηα κε 24σξε ιεηηνπξγία πξέπεη λα ιακβάλεηαη κεγαιχηεξε Γtc. 56

58 β) Τπνινγηζκφο ςπθηηθψλ θνξηίσλ απφ αγσγηκφηεηα νξνθψλ Γίλνληαη απφ ηνλ ηχπν: Qo=k*F*(Γtc) Όπνπ: k:πληειεζηήο ζεξκνπεξαηφηεηαο νξνθήο F:Δπηθάλεηα ζηνηρείνπ Γtc :Ηζνδχλακε ζεξκνθξαζηαθή δηαθνξά Σν Γtc παίξλεηαη απφ ηνλ παξαθάησ πίλαθα: Πίλαθαο 2.12 Θεξκνθξαζηαθή δηαθνξά νξνθώλ αλά ώξα ( C ) [Πεγή: ASHRAE] Γηα ηνλ παξαπάλσ πίλαθα ηζρχνπλ νη ίδηεο παξαδνρέο θαη ηξφπνη δηφξζσζεο πνπ ηζρχνπλ γηα ηνπο ηνίρνπο 57

59 γ) Τπνινγηζκφο ςπθηηθψλ θνξηίσλ απφ αγσγηκφηεηα δαπέδσλ (εδάθνπο) Qo=k*F*(Γt) K:πληειεζηήο ζεξκνπεξαηφηεηαο δνκηθνχ ζηνηρείνπ F:Δπηθάλεηα ζηνηρείνπ Γt : Θεξκνθξαζηαθή δηαθνξά ρψξνπ εδάθνπο 58

60 2) ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΦΤΚΣΗΚΧΝ ΦΟΡΣΗΧΝ ΑΔΡΗΜΟΤ Όπσο θαη ζηα ζεξκηθά θνξηία Οη απψιεηεο αεξηζκνχ QL κπνξνχλ λα ππνινγηζηνχλ απφ ηελ ζρέζε: Q L = V x ξ x c *(ΓΣ) (ζε w) φπνπ: V: Όγθνο εηζεξρνκέλνπ αέξα ζε m 3 /s c: Δηδηθή ζεξκφηεηα ηνπ αέξα ζε kj/kg K ξ: Ππθλφηεηα ηνπ αέξα ζε kg/m 3 κε: Q Lsmin = β min V R c p ξ (ΓΣ) φπνπ β min = ε ειάρηζηε αλαλέσζε αέξα ζην ρψξν (ιακβάλεηαη ζπλήζσο 0.5) V R = ν φγθνο ηνπ ρψξνπ c p = ε εηδηθή ζεξκνρσξεηηθφηεηα ηνπ αέξα = 1 kj/(kg K) ξ = ε ππθλφηεηα ηνπ αέξα = 1.2 kg/m 3 Όκσο ζηα ςπθηηθά θνξηία πξέπεη λα ππνινγηζηεί θαη ην ιαλζάλνλ ςπθηηθφ θνξηίν QLl min = β min V R c l (ΓW) φπνπ C l =3010 kj/ m 3 ΓW Ζ δηαθνξά πγξαζίαο κεηαμχ ηνπ αέξα πεξηβάιινληνο θαη ηνπ θιηκαηηδφκελνπ ρψξνπ Σρ 2.2 Ψπρξνκεηξηθόο ράξηεο 59

61 Καη ην νιηθφ θνξηίν αεξηζκνχ Q Lνι =QL s +QL l 3) ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΔΠΗΠΛΔΟΝ ΘΔΡΜΗΚΧΝ ΚΔΡΓΧΝ i) Φπθηηθά θνξηία απφ αθηηλνβνιία Σα ςπθηηθά θνξηία απφ αθηηλνβνιία κέζσ ησλ παινπηλάθσλ δίλνληαη απφ ηνλ ηχπν: Q r =F*[G*ES out +G βνξ (1-ΔS out )]*ES in *S1*S2*[1+ ]*[1+ ( ) ] Oπνπ: F:Δκβαδφ Αλνίγκαηνο G:Ζιηαθφ ζεξκηθφ θέξδνο G βνξ :Ζιηαθφ ζεξκηθφ θέξδνο γηα βνξηλφ πξνζαλαηνιηζκφ ES out :πληειεζηήο εμσηεξηθήο ζθίαζεο ES in :πληειεζηήο εζσηεξηθήο ζθίαζεο S1 :πληειεζηήο πιαηζίνπ(1 γηα μχιηλν,1.17 γηα κεηαιιηθφ) S2: 1 ρσξίο νκίριε,0.9 κε νκίριε H:Τςφκεηξν θηεξίνπ T dp :Σηκή ζεκείνπ δξφζνπ Πίλαθαο 2.13 Παξάγνληαο ςπθηηθνύ θνξηίνπ CLF ρσξίο εζσηεξηθή ζθίαζε [Πεγή: ASHRAE] 60

62 Πίλαθαο 2.14 Απoιαβή κέζσ ηδακηώλ από αθηηλνβνιία αλά ώξα(kcal/h) [Πεγή: ASHRAE] ii)φπθηηθά θφξηηα απφ άηνκα Σν ςπθηηθφ θνξηίν γηα θάζε άηνκν κπνξεί λα βξεζεί απφ ηνλ παξαθάησ πίλαθα αλάινγα κε ηελ ελεξγεηηθφηεηα ηελ αηφκσλ θαη ηελ εζσηεξηθή ζεξκνθξαζία. Πίλαθαο 2.15 Ψπθηηθά θνξηία από άηνκα [Πεγή: ASHRAE] Γηα θάζε ρψξν ιακβάλεηαη ν κεγαιχηεξνο αξηζκφο αηφκσλ πνπ κπνξνχλ λα παξεπξεζνχλ 61

63 iii)φπθηηθά Φνξηία πζθεπψλ ηνλ παξαθάησ πίλαθα παξνπζηάδεηαη ην αηζζεηφ θαη ιαλζάλνλ θνξηίν δηαθφξσλ ζπζθεπψλ Πίλαθαο 2.16 Φνξηία ζπζθεπώλ Γηα θάζε ρψξν ππνινγίδεηαη ην ζπλνιηθφ θνξηίν ησλ ζπζθεπψλ πνπ ιεηηνπξγνχλ. εκεηψλεηαη πσο ζε ζπζθεπέο πνπ δίπια ππάξρεη εμαεξηζηήξαο ηνλ ιαλζάλσλ θνξηίν κεδελίδεηαη. iv)τπνινγηζκφο ςπθηηθψλ θνξηίσλ Φσηηζκνχ Τπνινγίδνληαη βάζε ηνπ νλνκαζηηθνχ θνξηίνπ ηνπο. Γηα ιακπηήξεο θζνξίνπ ζπλήζσο παίξλνπκε κηα επηπιένλ πξνζαχμεζε 30% Γηα ςπθηηθφ θνξηίν απφ θσηηζκφ ηζρχεη ε ζρέζε: Qθση=Fθζ*1,25*0,86+Fππξ*0,86 Fθζ: Ηζρχο ιακπηήξσλ Φσηηζκνχ Fππξ: Ηζρχο ιακπηήξσλ ππξάθησζεο Γηα ςπθηηθά θνξηία ζπζθεπψλ θαη θσηηζκνχ ζεσξήζεθαλ πξνζεγγηζηηθά 250W γηα ηελ θνπδίλα θαη 250W γηα ηνπο ππφινηπνπο ρψξνπο θάζε νξφθνπ ηζνθαηαλεκεκέλα 62

64 Δπίζεο ζην ηειηθφ ςπθηηθφ θνξηίν πξνζηέζεθαλ 100W αλά άηνκν γηα ην κέγηζην αξηζκφ αηφκσλ πνπ κπνξνχλ λα βξίζθνληαη ζε θάζε δσκάηην (3-4 ζαιφλη ηξαπεδαξία,1-2 ζηα δσκάηηα) Τπνινγηζκόο Φπθηηθώλ Φνξηίσλ Καηνηθίαο Έηζη απφ ηα παξαπάλσ Τπνινγίζηεθαλ ηα ςπθηηθά Φνξηία γηα θάζε κηα απφ ηηο ηξεηο πεξηπηψζεηο. Δπεηδή φπσο αλαθέξζεθε ζηελ πεξίπησζε ησλ ςπθηηθψλ θνξηίσλ ην κέγηζην δελ ηαπηίδεηαη κε απηφ ηεο κεγαιχηεξεο εμσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο, ππνινγίζηεθαλ ηα ςπθηηθά θνξηία γηα ην νθηάσξν θαη σο ςπθηηθφ θνξηίν ζρεδηαζκνχ ζεσξήζεθε ην κεγαιχηεξν. Σα απνηειέζκαηα παξαηίζεληαη ζηνπο πίλαθεο πνπ αθνινπζνχλ. Πφιε Τςφκεηξν Δζσηεξηθή Θεξκνθξαζία Δμσηεξηθή(21 Ηνπιίνπ 3κκ) Ζκεξήζηα Γηαθχκαλζε (Ηνπιίνπ) Γεσγξαθηθφ Πιάηνο Θεξκνθξαζία Δδάθνπο 1 ε θαηνηθία (Θεζζαινλίθε) Θεζζαινλίθε 4m 25 o C 37.2 o C 10 o C 40,5Β ν 29 o C Δζσηεξηθή Τγξαζία 50% Δμσηεξηθή Τγξαζία 53% Πίλαθαο 2.17 Χαξαθηεξηζηηθά 1 εο θαηνηθίαο ζρεδηαζκνύ ςύμεο ώξα ΓΣ Γh Q ΘΜΙΤΠΟΓΕΙΟ Qολ Qακτ Qψυξθσ W W W WC 253,51 90,9 344,4 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.1 186, ,6 ΧΩΛ 221, ,61 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.2 890,32 136, ,68 ΔΩΜΑΣΙΟ1 619,68 15,18 634,86 ΔΩΜΑΣΙΟ2 1091,16 46, ΤΝΟΛΟ 3262,95 289, ,23 63

65 Α ΕΠΙΠΕΔΟ Qολ Qακτ Qψυξθσ W W W ΣΡΑΠΕΗΑΡΙΑ 795,14 59,36 854,5 ΚΟΤΗΙΝΑ 733,71 94, ,68 ΑΛΟΝΙ 1830,46 41, ,86 ΚΡΒΚΑΜΑΡΑ 1817,9 75, ,79 ΜΠΑΝΙΟ 413,33 15,18 428,51 Μ.ΜΠΑΝΙΟ 626,53 26,98 653,5 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 642, ,49 ΤΝΟΛΟ 6859,56 313, ,349 Β ΖΠΙΠΕΔΟ Qολ Qακτ Qψυξθσ W W W ΔΩΜΑΣΙΟ1 884, ,29 ΔΩΜΑΣΙΟ2 1096,67 56,2 1152,89 ΔΩΜΑΣΙΟ3 1062,87 56,2 1119,07 ΜΠΑΝΙΟ 409, ,04 ΓΡΑΦΕΙΟ 431,26 25,3 456,59 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 183, ,68 ΤΝΟΛΟ 4067, ,55 ΤΝΟΛΟ ΕΠΙΠ ,32 816, ,13 Πφιε Τςφκεηξν Δζσηεξηθή Θεξκνθξαζία Δμσηεξηθή(21 Ηνπιίνπ 3κκ) Ζκεξήζηα Γηαθχκαλζε (Ηνπιίνπ) Γεσγξαθηθφ Πιάηνο Θεξκνθξαζία Δδάθνπο 2 ε θαηνηθία (Ζξάθιεην) Ζξάθιεην 39m 25 o C 35,2 o C 6,5 o C 35,3Β ν 26,8 o C Δζσηεξηθή Τγξαζία 50% Δμσηεξηθή Τγξαζία 55% Πίλαθαο 2.18 Χαξαθηεξηζηηθά 2 εο θαηνηθίαο ζρεδηαζκνύ ςύμεο ώξα ΓΣ Γh Q

66 ΘΜΙΤΠΟΓΕΙΟ Qολ Qακτ Ψφξθσ W W W WC 256,34 90,9 347,25 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.1 186, ,7 ΧΩΛ 216, ,19 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.2 873,62 136, ,98 ΔΩΜΑΣΙΟ1 621,94 15, ,12 ΔΩΜΑΣΙΟ , ,84 ΤΝΟΛΟ 3230,81 289, ,09 Α ΕΠΙΠΕΔΟ Qολ Qακτ Ψφξθσ W W W ΣΡΑΠΕΗΑΡΙΑ 783,9 59, ,27 ΚΟΤΗΙΝΑ 755,75 94, ,73 ΑΛΟΝΙ 1877,08 41, ,49 ΚΡΒΚΑΜΑΡΑ 1866,59 75, ,48 ΜΠΑΝΙΟ 417,17 15, ,35 Μ.ΜΠΑΝΙΟ 632,96 26, ,95 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 644, ,05 ΤΝΟΛΟ 6977,52 313, ,31 Β ΖΠΙΠΕΔΟ Qολ Qακτ Ψφξθσ W W W ΔΩΜΑΣΙΟ1 909, ,65 ΔΩΜΑΣΙΟ2 1124,5 56,2 1180,7 ΔΩΜΑΣΙΟ3 1091,46 56,2 1147,67 ΜΠΑΝΙΟ 420, ,17 ΓΡΑΦΕΙΟ 444,24 25,3 469,6 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 166, ,56 ΤΝΟΛΟ 4156, ,33 ΤΝΟΛΟ ΕΠΙΠ ,93 816, ,74 65

67 Πφιε Τςφκεηξν Δζσηεξηθή Θεξκνθξαζία Δμσηεξηθή(21 Ηνπιίνπ 3κκ) Ζκεξήζηα Γηαθχκαλζε (Ηνπιίνπ) Γεσγξαθηθφ Πιάηνο Θεξκνθξαζία Δδάθνπο 3 ε θαηνηθία (Καζηνξηά) Καζηνξηά 600m 25 o C 35,7 o C 11 o C 40,27Β ν 23,8 o C Δζσηεξηθή Τγξαζία 50% Δμσηεξηθή Τγξαζία 40% Πίλαθα; 2.19 Χαξαθηεξηζηηθά 3 εο θαηνηθίαο ώξα ΓΣ 4,6 6,6 8,3 9,5 10,3 10,7 10,6 9,9 Γh Q ΘΜΙΤΠΟΓΕΙΟ Qολ Qακτ Qψυξθσ W W W WC 186,49 90,90 277,39 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.1 118, ,57 ΧΩΛ 156, ,18052 ΒΟΘΘΘΣΙΚ.2 632,77 136, ,13102 ΔΩΜΑΣΙΟ1 483,32 15, ,5 ΔΩΜΑΣΙΟ2 830,7 46,85 877,54 ΤΝΟΛΟ 2408,0 289,3 2947,3 ΑϋΕΠΙΠΕΔΟ Qολ Qακτ Qψυξθσ W W W ΣΡΑΠΕΗΑΡΙΑ ,4 759,4 ΚΟΤΗΙΝΑ 566,55 94,97 661,5 ΑΛΟΝΙ 1452,13 41, ,54 ΚΡΒΚΑΜΑΡΑ 1504,62 75, ,51 ΜΠΑΝΙΟ 356,114 15, ,2917 Μ.ΜΠΑΝΙΟ 524,28 26, ,2626 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 623, ,4707 ΤΝΟΛΟ 5727,21 313, ,002 66

68 Β ΖΠΙΠΕΔΟ Qολ Qακτ Qψυξθσ W W W ΔΩΜΑΣΙΟ1 725, ,1521 ΔΩΜΑΣΙΟ2 930,664 56,2 986,8787 ΔΩΜΑΣΙΟ3 891,995 56,2 948,2096 ΜΠΑΝΙΟ 339, ,5375 ΓΡΑΦΕΙΟ 357,499 25,3 382,8254 ΧΩΛ,ΝΣΛΠΕ 165, ,0007 ΤΝΟΛΟ 3409, ,604 ΤΝΟΛΟ ΕΠΙΠ ,11 816, ,92 67

69 3. ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΔΣΖΗΧΝ ΑΝΑΓΚΧΝ ΚΛΗΜΑΣΗΜΟΤ 3.1 ΠΔΡΗΓΡΑΦΖ ΜΔΘΟΓΟΤ Ζ Μέζνδνο ησλ Βαζκνεκεξώλ. Γεληθά Ζ κέζνδνο βαζκνεκεξψλ (degree-day method) είλαη κία απιή πξνζεγγηζηηθή κέζνδνο ππνινγηζκνχ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηνλ ππνινγηζκφ ησλ ζεξκηθψλ ή θαη ςπθηηθψλ θνξηίσλ θαη ελ ζπλερεία ηεο ελεξγεηαθήο θαηαλάισζεο πνπ εθαξκφδεηαη γηα κφληκεο ζπλζήθεο ζην εζσηεξηθφ κηθξψλ θπξίσο θηηξίσλ. Ζ δηαδηθαζία ππνινγηζκνχ είλαη βαζηζκέλε ζηελ παξαδνρή φηη έλα πνζφ ειηαθήο θαη εζσηεξηθήο ελέξγεηαο αληηζηαζκίδεη ηηο απψιεηεο ζέξκαλζεο φηαλ ε εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία πάξεη κηα ζπγθεθξηκέλε ηηκή πνπ νλνκάδεηαη ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο. Ζ θαηαλάισζε ελέξγεηαο είλαη αλάινγε ηεο δηαθνξάο κεηαμχ ηεο εκεξήζηαο κέζεο ζεξκνθξαζίαο θαη ηεο κέζεο ζεξκνθξαζίαο ηζνξξνπίαο. Οη βαζκνεκέξεο κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα ην ραξαθηεξηζκφ ηεο δξηκχηεηαο ηνπ θιίκαηνο θαη επηπιένλ ρξεζηκεχνπλ ζηελ εθηίκεζε ελεξγεηαθψλ ππνινγηζκψλ γηα ζχγθξηζε ησλ ζεξκηθψλ απαηηήζεσλ θηηξίσλ ζε δηαθνξεηηθέο ηνπνζεζίεο Θεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο Σ bal Όπσο αλαθέξζεθε σο ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο (Σ bal ) νξίδνπκε ηελ εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία γηα ηελ νπνία ην θηίξην δελ ρξεηάδεηαη νχηε ζέξκαλζε νχηε ςχμε. ηελ απινπζηεπηηθή κνξθή ηεο κεζφδνπ σο Σbal κπνξεί λα ιεθζεί κηα ζηαζεξή ζεξκνθξαζία (π.ρ. 18 o C).Απηή ε ρξήζε ηεο κεζφδνπ νλνκάδεηαη απιή κέζνδνο ησλ βαζκνεκεξψλ. Ζ ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο κίαο θαηνηθίαο εμαξηάηαη απφ πνιινχο παξάγνληεο, φπσο ην είδνο θαη ε πνηφηεηα ηεο θαηαζθεπήο, ην είδνο ηεο κφλσζεο, ηα εζσηεξηθά θαη ειηαθά ζεξκηθά θέξδε, ε ξχζκηζε ηνπ ζεξκνζηάηε, θαζψο επίζεο θαη ε ζπκπεξηθνξά ησλ θαηνίθσλ. Ο θαζέλαο απφ ηνπο παξαπάλσ παξάγνληεο δηαθέξεη απφ ρψξα ζε ρψξα, απφ πεξηνρή ζε πεξηνρή, αθφκα θαη απφ ζπίηη ζε ζπίηη ζηελ ίδηα ηνπνζεζία. Μία ζηηγκηαία ηζνξξνπία θνξηίσλ ζε κφληκεο ζπλζήθεο ζην θηίξην είλαη: Όπνπ 0= U Ao *(T εζ -T bal)-g=> T bal =T εζ - U Ao : ν ζπληειεζηήο ζεξκηθήο αγσγηκφηεηαο ηνπ θηηξίνπ γλσζηφο θαη σο ζπληειεζηήο απψιεηαο θηηξίνπ ζε W/ C (ν φξνο απηφ πεξηιακβάλεη θαη ηε δηείζδπζε αέξνο) g: ην πνζφ ειηαθψλ θαη εζσηεξηθψλ ζεξκηθψλ θεξδψλ (ζπζθεπέο,άλζξσπνη) 68

70 T εο. : ε επηζπκεηή εζσηεξηθή ζεξκνθξαζία Τπνινγηζκόο Βαζκνεκεξώλ Οη βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο κπνξνχλ λα ππνινγηζηνχλ απφ ηνλ εμήο ηχπν: Όπνπ DD m,h = (T al T( )) + dη DDm,h : νη βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο γηα ηνλ κήλα m, Dm : ν αξηζκφο ησλ εκεξψλ αλά κήλα T bal :ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο T : ε ζεξκνθξαζία πεξηβάιινληνο Οπζηαζηηθά ην παξαπάλσ νινθιήξσκα κπνξεί λα πξνζεγγηζζεί απφ έλα άζξνηζκα ζεξκνθξαζηαθψλ δηαθνξψλ ζε κηθξά βήκαηα (εκέξεο, ψξεο,ιεπηά) Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ην πξφζεκν + ππνδειψλεη φηη ζηνπο ππνινγηζκνχο πεξηιακβάλνληαη κφλν νη ζεηηθέο ηηκέο. Απφ ηελ παξαπάλσ ζρέζε κπνξνχλ λα ππνινγηζηνχλ νη ζεξκηθέο απαηηήζεηο W: W= U Ao * DD h Όπνπ DD h ην νινθιήξσκα ησλ ζεξκνθξαζηαθψλ δηαθνξψλ γηα ην απαηηνχκελν ρξνληθφ δηάζηεκα. 69

71 3.2 ΤΠΟΛΟΓΗΜΟ ΔΣΖΗΧΝ ΘΔΡΜΗΚΧΝ ΚΑΗ ΦΤΚΣΗΚΧΝ ΑΝΑΓΚΧΝ ΚΑΣΟΗΚΗΑ Τπνινγηζκόο Θεξκηθώλ Αλαγθώλ Με ηε ρξήζε ηεο απιήο κεζφδνπ ησλ βαζκνεκεξψλ κε ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο 18 ν C θαη έρνληαο πιήξε ζεξκνθξαζηαθή ρξνλνζεηξά απφ ην πξφγξακκα Meteonorm ππνινγίζηεθαλ νη βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο: Μήλαο ΠΔΡΗΟΥΖ:ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ Θεξκνθξαζία αέξα o C Βαζκνεκέξεο Θέξκαλζεο o C Ηαλνπάξηνο 5,5 408,1 Φεβξνπάξηνο 6,3 318,88 Μάξηηνο 9,2 263,00 Απξίιηνο 13,5 131,51 Μάηνο 18,7 31,77 Ηνχληνο 23,5 4,18 Ηνχιηνο 25,8 0,00 Αχγνπζηνο 25,5 0,21 επηέκβξηνο 21,4 8,77 Οθηψβξηνο 16,3 82,78 Ννέκβξηνο 10,7 215,49 Γεθέκβξηνο 6,6 357,65 Δηήζην 15,3 1822,33 Πίλαθαο 3.1 Βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο Θεζζαινλίθεο Γηα ην παξάδεηγκα πνπ αλαπηχρζεθε ν ζπληειεζηήο απσιεηψλ θηηξίνπ ππνινγίζηεθε : UAo=601,64 W/ C Έηζη νη εηήζηεο ζεξκηθέο αλάγθεο ηνπ θηηξίνπ είλαη 26313,24kWh 70

72 Ιανουάριοσ Φεβρουάριοσ Μάρτιοσ Απρίλιοσ Μάιοσ Ιοφνιοσ Ιοφλιοσ Αφγουςτοσ επτζμβριοσ Οκτϊβριοσ Νοζμβριοσ Δεκζμβριοσ kwh Σρ 3.1 Θεξκηθέο Αλάγθεο θηηξίνπ Θεζζαινλίθεο αλά κήλα kwth Σρ 3.2 Θεξκηθά Φνξηία θαηά ηε δηάξθεηα κηαο κέξαο(6/1) 71

73 Μήλαο ΖΡΑΚΛΔΗΟ ΠΔΡΗΟΥΖ:ΖΡΑΚΛΔΗΟ Θεξκνθξαζία αέξα o C Βαζκνεκέξεο Θέξκαλζεο o C Ηαλνπάξηνο 12,0 187,39 Φεβξνπάξηνο 11,7 165,61 Μάξηηνο 13,0 144,41 Απξίιηνο 16,0 74,125 Μάηνο 19,5 13,64 Ηνχληνο 23,4 0,23 Ηνχιηνο 25,7 0 Αχγνπζηνο 25,7 0 επηέκβξηνο 23,3 0,26 Οθηψβξηνο 20,1 16,95 Ννέκβξηνο 16,4 67,16 Γεθέκβξηνο 13,4 137,39 Δηήζην 18,4 807,19 Πίλαθαο 3.2 Βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο Ζξάθιεην kwh Ιανο υάρι οσ Φεβ ρου άριο σ Μάρ τιοσ Απρί λιοσ Μάι οσ Ιοφνι οσ Ιοφλι οσ Αφγο υςτο σ επτ ζμβρ ιοσ Οκτ ϊβρι οσ Σρ 3.3 Θεξκηθέο Αλάγθεο θηηξίνπ Ζξαθιείνπ αλά κήλα Νοζ μβρι οσ Δεκζ μβρι οσ ειρά , ,85 244,9 969, Βαζκνεκέξεο Θέξκαλζεο o C 807,2 Θεξκηθέο Αλάγθεο(kWh) 11655,4 72

74 Μήλαο ΚΑΣΟΡΗΑ ΠΔΡΗΟΥΖ:ΚΑΣΟΡΗΑ Θεξκνθξαζία αέξα o C Βαζκνεκέξεο Θέξκαλζεο o C Ηαλνπάξηνο 0,04 551,62 Φεβξνπάξηνο 2,65 434,55 Μάξηηνο 6,19 367,55 Απξίιηνο 10,14 238,97 Μάηνο 15,08 116,22 Ηνχληνο 18,61 55,9 Ηνχιηνο 21,19 29,76 Αχγνπζηνο 20,67 33,94 επηέκβξηνο 17,39 85,36 Οθηψβξηνο 11,99 202,36 Ννέκβξηνο 7,04 343,45 Γεθέκβξηνο 2,42 511,35 Δηήζην 11, Πίλαθαο 3.3 Βαζκνεκέξεο ζέξκαλζεο Καζηνξηά kwh Ιανο υάρι οσ Φεβρ ουάρ ιοσ Μάρ τιοσ Απρί λιοσ Μάιο σ Ιοφνι οσ Ιοφλι οσ Αφγο υςτο σ επτ ζμβρ ιοσ Σρ 3.4 Θεξκηθέο Αλάγθεο θηηξίνπ Καζηνξηάο αλά κήλα Οκτϊ βριοσ Νοζμ βριοσ Δεκζ μβρι οσ ειρά ,2 429,8 490, Βαζκνεκέξεο Φχμεο o C 2971 Θεξκηθέο Αλάγθεο(kWh)

75 3.2.2 Τπνινγηζκόο Δηήζησλ αλαγθώλ Φύμεο Καηνηθίαο Υξεζηκνπνηψληαο επίζεο ηελ απιή κέζνδν βαζκνεκεξψλ κε ζεξκνθξαζία ηζνξξνπίαο 23 ν C κε ηνλ ίδην ηξφπν ππνινγίζηεθαλ νη βαζκνεκέξεο Φχμεο: Μήλαο ΠΔΡΗΟΥΖ:ΘΔΑΛΟΝΗΚΖ Θεξκνθξαζία Δδάθνπο o C Βαζκνεκέξεο Φχμεο o C Ηαλνπάξηνο 1,5 0 Φεβξνπάξηνο 3,3 0 Μάξηηνο 8 0 Απξίιηνο 14,1 0,7 Μάηνο 20,6 15 Ηνχληνο 26,1 65,55 Ηνχιηνο 28,9 123,28 Αχγνπζηνο 28,3 105,57 επηέκβξηνο 23,2 29,11 Οθηψβξηνο 15,9 3,83 Ννέκβξηνο 8,2 0 Γεθέκβξηνο 2,5 0 Δηήζην 15,1 343,087 Πίλαθαο 3.4 Βαζκνεκέξεο ςύμεο Θεζζαινλίθεο Ο ζπληειεζηήο απσιεηψλ θηεξίνπ γηα ιεηηνπξγία ςχμεο ππνινγίζηεθε UAo=876.7 W/ ν C. Παξαηεξείηαη φηη ν παξαπάλσ ζπληειεζηήο είλαη κεγαιχηεξνο απφ ηνλ πξνεγνχκελν ζεξκηθφ. Απηφ νθείιεηαη ζην φηη ζπλππνινγίζηεθαλ θαη ηα ιαλζάλνληα θνξηία αεξηζκνχ. Έηζη απηφο ν ζπληειεζηήο εμαξηάηαη εθηφο απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ θηηξίνπ απφ ηελ πγξαζία ηεο θάζε πεξηνρήο, νπφηε ππνινγίζηεθε δηαθνξεηηθφο γηα ηελ θάζε κία. Έηζη νη εηήζηεο ςπθηηθέο αλάγθεο ηνπ θηηξίνπ είλαη 7217,8kWh 3000 kwh Ιανο υάρι οσ Φεβ ρου άριο σ Μάρ τιοσ Απρί λιοσ Μάι οσ Ιοφν ιοσ Ιοφλ ιοσ Αφγ ους τοσ επτ ζμβ ριοσ Οκτ ϊβρ ιοσ Νοζ μβρι οσ ειρά , ,6 0 0 Δεκζ μβρι οσ Σρ 3.5 Ψπθηηθέο Αλάγθεο θηηξίνπ Θεζζαινλίθεο αλά κήλα 74

76 UAo=940,75W/ C ΖΡΑΚΛΔΗΟ ΠΔΡΗΟΥΖ: ΖΡΑΚΛΔΗΟ Μήλαο Βαζκνεκέξεο Φχμεο o C Ηαλνπάξηνο 0 Φεβξνπάξηνο 0 Μάξηηνο 0,14 Απξίιηνο 3,2 Μάηνο 14,66 Ηνχληνο 55,23 Ηνχιηνο 103,74 Αχγνπζηνο 94,66 επηέκβξηνο 38,4 Οθηψβξηνο 10,13 Ννέκβξηνο 1,191 Γεθέκβξηνο 0 Δηήζην 321,36 Πίλαθαο 3.5 Βαζκνεκέξεο ςύμεο Ζξάθιεην KWh Ιανου άριοσ Φεβρ ουάρ ιοσ Μάρτ ιοσ Απρί λιοσ Μάιο σ Ιοφνι οσ Ιοφλι οσ Αφγο υςτο σ επτζ μβρι οσ Σρ 3.6 Ψπθηηθέο Αλάγθεο θηηξίνπ Ζξαθιείνπ αλά κήλα Οκτϊ βριοσ Νοζμ βριοσ ειρά ,199 71,87 331, ,2 228,7 26,91 0 Δεκζ μβρι οσ Βαζκνεκέξεο Φχμεο o C Φπθηηθέο Αλάγθεο(kWh)

77 UAo=760 W/ C ΚΑΣΟΡΗΑ ΠΔΡΗΟΥΖ: ΚΑΣΟΡΗΑ Μήλαο Βαζκνεκέξεο Φχμεο o C Ηαλνπάξηνο 0 Φεβξνπάξηνο 0 Μάξηηνο 0 Απξίιηνο 0,14 Μάηνο 2,36 Ηνχληνο 17,85 Ηνχιηνο 47,92 Αχγνπζηνο 36,26 επηέκβξηνο 8,042 Οθηψβξηνο 0,383 Ννέκβξηνο 0 Γεθέκβξηνο 0 Δηήζην 122,96 Πίλαθαο 3.6 Βαζκνεκέξεο ςύμεο Θεζζαινλίθεο KWh Ιανου άριοσ Φεβρ ουάρ ιοσ Μάρτ ιοσ Απρί λιοσ Μάιο σ Ιοφνι οσ Ιοφλι οσ Αφγο υςτο σ επτζ μβρι οσ Σρ 3.7 Ψπθηηθέο Αλάγθεο θηηξίνπ Καζηνξηάο αλά κήλα Οκτϊ βριοσ Νοζμ βριοσ ειρά ,584 43,17 325,6 874,1 661,4 146,7 6, Δεκζ μβρι οσ Βαζκνεκέξεο Φχμεο o C 112,96 Φπθηηθέο Αλάγθεο(kWh)

78 4. ΤΣΖΜΑΣΑ ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΖ 4.1 ΤΣΖΜΑΣΑ ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΖ ΖΛΔΚΣΡΗΜΟΤ ΘΔΡΜΟΣΖΣΑ.ΔΗΑΓΧΓΖ Γεληθά Σα ζπζηήκαηα πλδπαζκέλεο παξαγσγήο Ζιεθηξηζκνχ θαη Θεξκφηεηαο (ΖΘ) επηηξέπνπλ ηελ ηαπηφρξνλε παξάγσγε ειεθηξηθήο θαη ζεξκηθή ελέξγεηα. Έηζη ζε έλαλ ππνζηαζκφ δελ είλαη αλαγθαία ε πεξεηαίξσ ρξεζηκνπνίεζε μερσξηζηψλ ζεξκαληηθψλ ζπζηεκάησλ θαη θιηκαηηζηηθψλ, Σα ζπζηήκαηα ΖΘ βξίζθνπλ εθαξκνγή ηφζν ζε βηνκεραλίεο φπσο θαη ζε αιιά θηήξηα (νηθίεο,πνιπθαηνηθίεο θιπ). Δπεηδή ε ΖΘ εθκεηαιιεχεηαη ηε ζεξκφηεηα πνπ ζε άιιε πεξίπησζε ζα ραλφηαλ θαηά ηε ζπκβαηηθή δηαθξηηή παξαγσγή ειεθηξηθήο ή κεραληθήο ελέξγεηαο, ε ζπλνιηθή απφδνζε απηψλ ησλ νινθιεξσκέλσλ ζπζηεκάησλ είλαη πνιχ κεγαιχηεξε απφ απηή ησλ κεκνλσκέλσλ ζπζηεκάησλ. Λφγσ ησλ πξφζθαησλ ηερλνινγηθψλ εμειίμεσλ, έρνπλ αλαπηπρζεί λέεο δηαηάμεηο ησλ ζπζηεκάησλ ΖΘ,φπσο λέεο γεληέο ησλ ζηξνβίισλ, θπςειψλ θαπζίκνπ θαη παιηλδξνκηθψλ κεραλψλ πνπ ηα θαζηζηνχλ νηθνλνκηθά ζπκθέξνληα ζε έλα επξχηεξν θάζκα εθαξκνγψλ. Σα πξνεγκέλα πιηθά θαη νη ηερληθέο ζρεδίαζεο κέζσ Ζ/Τ έρνπλ απμήζεη ζεκαληηθά ηελ απνδνηηθφηεηα θαη ηελ αμηνπηζηία ηνπ εμνπιηζκνχ, κεηψλνληαο ηαπηφρξνλα ηα θφζηε θαη ηηο εθπνκπέο ξχπσλ. Ζ ζπκβαηηθή παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο είλαη απφ ηε θχζε ηεο κε απνδνηηθή, αθνχ κεηαηξέπεηαη κφλν ην έλα ηξίην ηεο ελέξγεηαο ησλ θαπζίκσλ ζε σθέιηκε ελέξγεηα. Ζ ζεκαληηθή αχμεζε ηεο απνδνηηθφηεηαο κε ηε ΖΘ νδεγεί ζε κηθξφηεξε θαηαλάισζε θαπζίκσλ θαη ζε κεησκέλεο εθπνκπέο ξχπσλ ζε ζρέζε κε ηε ρσξηζηή παξαγσγή ειεθηξηζκνχ θαη ζεξκφηεηαο. 77

79 Σρ.4.1 Σύγθξηζε βαζκνύ απόδνζεο ζπζηήκαηνο ΣΖΘ κε ρσξηζηή παξαγσγή ειεθηξηζκνύ θαη ζεξκόηεηαο Πιενλεθηήκαηα Ζ ΖΘ απνηειεί κηα νηθνλνκηθά παξαγσγηθή πξνζέγγηζε γηα ηε κείσζε ησλ αηκνζθαηξηθψλ ξχπσλ κέζσ ηεο πξφιεςεο ηεο ξχπαλζεο, ελψ ν παξαδνζηαθφο έιεγρνο ηεο ξχπαλζεο πνπ επηηπγράλεηαη απιά κέζσ ηεο επεμεξγαζίαο ησλ θαπζαεξίσλ δελ παξέρεη θαλέλα νηθνλνκηθφ φθεινο θαη, ζηελ πξαγκαηηθφηεηα, κεηψλεη ηελ απφδνζε θαη ηελ σθέιηκε παξαγσγή ελέξγεηαο. Έηζη έλα ζχζηεκα ΖΘ πξνζθέξεη -Αχμεζε ηνπ βαζκνχ απφδνζεο -Απνθέληξσζε ηεο ειεθηξνπαξαγσγήο κε απνηέιεζκα νηθνλνκηθή αλάπηπμε ζε νηθνλνκηθφ θαη θνηλσληθφ επίπεδν -Μείσζε ηνπ θφζηνπο θάιπςεο ησλ ελεξγεηαθψλ αλαγθψλ Ζ ζπλνιηθή απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο πξνθχπηεη απφ κηα αιιειεπίδξαζε κεηαμχ ησλ κεκνλσκέλσλ βαζκψλ απφδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ ειεθηξνπαξαγσγήο θαη αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο. Γεδνκέλνπ φηη απφ έλα ζχζηεκα ΖΘ πξνθχπηνπλ δχν ή πεξηζζφηεξα ρξεζηκνπνηήζηκα ελεξγεηαθά 78

80 πξντφληα, ν θαζνξηζκφο ηνπ ζπλνιηθνχ βαζκνχ απφδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ απηψλ είλαη πην ζχλζεηνο απ' φηη ζηα απιά ζπζηήκαηα. Σν φιν ζχζηεκα κπνξεί λα αληηκεησπηζζεί σο δχν ππνζπζηήκαηα, ην ζχζηεκα ειεθηξηθήο ηζρχνο (ζπλήζσο κηα κεραλή ή έλαο ζηξφβηινο) θαη ην ζχζηεκα αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο (ζπλήζσο θάπνηνο ηχπνο ιέβεηα). Ζ απφδνζε ηνπ ζπλνιηθνχ ζπζηήκαηνο πξνθχπηεη απφ ηελ αιιειεπίδξαζε κεηαμχ ησλ κεκνλσκέλσλ βαζκψλ απφδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ ειεθηξνπαξαγσγήο θαη αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο. Σα απνδνηηθφηεξα ζπζηήκαηα ΖΘ (κε πάλσ απφ 80% ζπλνιηθφ βαζκφ απφδνζεο) είλαη εθείλα πνπ ηθαλνπνηνχλ κεγάιε ζεξκηθή δήηεζε κε ηελ ηαπηφρξνλε παξαγσγή ζρεηηθά κηθξφηεξεο ειεθηξηθήο ηζρχνο. Όζν απμάλεηαη ε απαηηνχκελε ζεξκνθξαζία ηεο αλαθηψκελεο ελέξγεηαο, ηφζν κεηψλεηαη ν ιφγνο ηεο παξαγφκελεο ηζρχνο πξνο ηε ζεξκφηεηα. Ζ κεησκέλε παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο είλαη ζεκαληηθή γηα ηα νηθνλνκηθά ηεο ΖΘ, θαζψο ε δηάζεζε ηεο πιενλάδνπζαο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζηελ αγνξά είλαη ηερληθά επθνιφηεξε απo φηη είλαη ζηελ πεξίπησζε ηεο πιενλάδνπζαο ζεξκηθήο ελέξγεηαο Δθαξκνγέο Βηνκεραλία Αθνξά ην κεγαιχηεξν κέξνο φισλ ησλ εθαξκνγψλ ΖΘ θαη πεξηιακβάλεη εξγνζηάζηα ηξνθίκσλ, δηπιηζηήξηα, ρεκηθή βηνκεραλία θ.α Σειεζέξκαλζε Παξνρή ζέξκαλζεο κε εηδηθφ δίθηπν κνλσκέλσλ αγσγψλ πνπ κεηαθέξνπλ δεζηφ λεξφ, ην νπνίν ζεξκαίλεηαη ζε ιέβεηεο ζε ζεξκνειεθηξηθά εξγνζηάζηα, αξθεηά καθξηά απφ ην ρψξν θαηαλάισζεο. Υαξαθηεξηζηηθά παξαδείγκαηα είλαη απηά ηηο Πηνιεκαΐδαο, Κνδάλεο θ.α κέζσ ηνπ αληηζηνίρνπ ΑΖ. Αγξνηηθφο ηνκέαο Παξνρή ζέξκαλζεο γηα ζεξκνθήπηα ηρζπνθαιιηέξγεηεο θ.α Σξηηνγελήο Σνκέαο Δίλαη απφ ηνπο πην αλαπηπζζνκέλνπο, πεξηιακβάλεη μελνδνρεία λνζνθνκεία, εκπνξηθά θηήξηα, πνιπθαηνηθίεο θαη θαιχπηεη ηηο ζεξκαληηθέο αλάγθεο θαη αλάγθεο ςχμεο (κέζσ ηξηπαξαγσγήο) θαζψο πξνζθέξεη θαη παξάγσγε δεζηνχ λεξνχ Βαζηθά κέξε ζπζηήκαηνο ΖΘ Σα θπξηφηεξα ζηνηρεία ελφο ζπζηήκαηνο ζπκπαξαγσγήο είλαη ηα εμήο: 79

81 -Ο θηλεηήξαο :Μηα ζεξκηθή κεραλή πνπ κεηαηξέπεη ηελ ελέξγεηα ηνπ θαπζίκνπ ζε κεραληθή κε ηαπηφρξνλε απνβνιή ζεξκφηεηαο -Ζ γελλήηξηα: Μεηαηξέπεη ηελ θηλεηηθή ζε ειεθηξηθή -Σν ζχζηεκα αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο: Δθκεηαιιεχεηαη ηελ ζεξκφηεηα πνπ απνβάιιεηαη απφ ηνλ θηλεηήξα γηα παξαγσγή σθέιηκεο ζεξκφηεηαο Δίδε ζπζηεκάησλ ΖΘ Αλάινγα κε ηα δηαζέζηκα θαχζηκα θαη ηελ θαηεγνξία ηνπ θηεξίνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ δηάθνξεο κεραλέο γηα ηελ παξαγσγή ζεξκηθήο θαη ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Οη ζπλεζέζηεξεο κνλάδεο ΖΘ γηα θηήξηα είλαη: -Αεξηνκεραλέο (κεραλή Otto) -Πεηξειαηνκεραλέο (Μεραλή Diesel) -Αεξηνζηξφβηινη -Μηθξνζηξφβηινη -Μεραλέο Stirling -Κπςέιεο θαπζίκνπ -Αηκνζηξφβηινη ζε ηδηαίηεξεο πεξηπηψζεηο ζηνλ θηεξηαθφ ηνκέα Βαζκόο απόδνζεο ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο Ο βαζκόο απόδνζεο ηνπ θύξηνπ θηλεηήξα (π.ρ. ηνπ αεξηνζηξφβηινπ, ηεο κεραλήο Diesel ή Otto, ηνπ αηκνζηξνβίινπ, θιπ.) νξίδεηαη σο: φπνπ n m =W s /H f Ws είλαη ε ηζρχο ζηνλ άμνλα ηεο θχξηαο πεγήο ελέξγεηαο, H f είλαη ε ηζρχο ηνπ θαπζίκνπ (ε παξνρή ελέξγεηαο ηνπ θαπζίκνπ) πνπ θαηαλαιψλεηαη απφ ην ζχζηεκα. Ο ειεθηξηθφο βαζκφο απφδνζεο ηνπ ζπζηήκαηνο ζπκπαξαγσγήο είλαη: φπνπ n e =W e /H f 80

82 W e είλαη ε θαζαξή παξαγσγή ειεθηξηθήο ηζρχνο ηνπ ζπζηήκαηνο (ε ειεθηξηθή ηζρχο πνπ θαηαλαιψλεηαη απφ ην βνεζεηηθφ εμνπιηζκφ αθαηξείηαη απφ ηελ ειεθηξηθή ηζρχ ηεο γελλήηξηαο). Δπίζεο, ν ζεξκηθφο βαζκφο απφδνζεο ηνπ κέξνπο παξαγσγήο ηεο ζεξκφηεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη: n th =Q/H f φπνπ Q είλαη ε σθέιηκε ζεξκηθή ηζρχο ηνπ ζπζηήκαηνο ζπκπαξαγσγήο. Σέινο, ν ζπλνιηθφο βαζκφο απφδνζεο ελφο ζπζηήκαηνο ζπκπαξαγσγήο είλαη: n=n e +n th 4.2 ΑΝΑΛΤΣΗΚΖ ΠΑΡΟΤΗΑΖ ΤΣΖΜΑΣΧΝ ΖΘ Δηζαγσγή Σα ζπλεζέζηεξα ζπζηήκαηα ΖΘ ηφζν γηα κνλάδεο κηθξήο θιίκαθαο φζν θαη γηα κεγαιχηεξεο είλαη ηα αθφινπζα: Μεραλή Otto θαη ιέβεηαο αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο Μεραλή diesel θαη ιέβεηαο αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο γηα παξνρή δ.λ.ρ ή αηκνχ ρακειήο πίεζεο Αεξηνζηξφβηινο κε ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο ησλ θαπζαεξίσλ γηα παξνρή αηκνχ Μηθξνζηξφβηινο (microturbine) Μεραλέο stirling Κπςέιεο θαπζίκνπ Σα νπνία παξνπζηάδνληαη αλαιπηηθά παξαθάησ Μεραλή Otto θαη ιέβεηαο αλάθηεζεο ζεξκόηεηαο Οη θηλεηήξεο Otto ρξεζηκνπνηνχλ ζπλήζσο θαχζηκν αέξην (π.ρ. θπζηθφ αέξην, πγξαέξην θιπ) θαη παξάγνπλ ειεθηξηθή ελέξγεηα κέζσ γελλήηξηαο, ελψ ζπγρξφλσο παξάγεηαη ρξήζηκε ζεξκηθή ελέξγεηα απφ αλάθηεζε ζεξκφηεηαο ζηνλ ελαιιάθηε θαη απφ ηα θαπζαέξηα, κέζσ ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο. 81

83 Σρ.4.2 Σρεκαηηθό δηάγξακκα Μεραλήο Otto θαη ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκόηεηαο (Πεγή: [28]) Δηδηθφηεξα ηα ζπζηήκαηα ΖΘ κε θηλεηήξα Otto: - θαηαζθεπάδνληαη γηα ηζρχ απφ 15 έσο 1300 kw, - παξνπζηάδνπλ ειεθηξηθφ βαζκφ απφδνζεο 32-35%, ζεξκηθφ βαζκφ απφδνζεο 50-60% θαη νιηθφ βαζκφ απφδνζεο 80-85%, - ν κέζνο ρξφλνο δσήο είλαη πεξίπνπ 10 έηε Μεραλή diesel θαη ιέβεηαο αλάθηεζεο ζεξκόηεηαο γηα παξνρή Ε.Ν.Υ ή αηκνύ ρακειήο πίεζεο Ο θηλεηήξαο DIESEL θηλεί ηελ ειεθηξνγελλήηξηα θαη ζπγρξφλσο δηαηίζεηαη ρξήζηκε ζεξκηθή ελέξγεηα απφ ηελ αλάθηεζε ζεξκφηεηαο, απφ ηνλ ελαιιάθηε θαη απφ ηα θαπζαέξηα κέζσ ηνπ ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο. Σν θαχζηκν είλαη θπξίσο πεηξέιαην. 82

84 Σρ.4.3 Σρεκαηηθό δηάγξακκα κεραλήο diesel θαη ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκόηεηαο γηα παξνρή Ε.Ν.Χ ή αηκνύ ρακειήο πίεζεο (Πεγή: [28]) Σα ζπζηήκαηα ΖΘ κε θηλεηήξα Diesel: - θαηαζθεπάδνληαη γηα ηζρχ απφ 100kW έσο θαη 20 ΜW, - παξνπζηάδνπλ ειεθηξηθφ βαζκφ απφδνζεο 35-45%, ζεξκηθφ βαζκφ απφδνζεο 40-45% θαη νιηθφ βαζκφ απφδνζεο 75-90%, - ν κέζνο ρξφλνο δσήο είλαη πεξίπνπ έηε Αεξηνζηξόβηινο κε ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκόηεηαο ησλ θαπζαεξίσλ γηα παξνρή αηκνύ ην ζχζηεκα απηφ ππάξρεη εγθαηάζηαζε ειεθηξνπαξαγσγήο κε αεξηνζηξφβηιν αλνηθηνχ θχθινπ, φπνπ ηα θαπζαέξηα κεηά ηελ έμνδν απφ ην ζηξφβηιν δηέξρνληαη απφ ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο, φπνπ έλα κέξνο ηεο ζεξκηθήο ελέξγεηαο ησλ θαπζαεξίσλ αλαθηάηαη θαη παξάγεηαη αηκφο κέζεο πίεζεο (σθέιηκε ζεξκηθή ελέξγεηα) γηα ηελ θάιπςε ησλ ζεξκηθψλ αλαγθψλ ηεο εγθαηάζηαζεο. Σν ρξεζηκνπνηνχκελν θαχζηκν είλαη ζπλήζσο θπζηθφ αέξην, πγξαέξην ή πεηξέιαην. 83

85 Σρ.4.4 Σρεκαηηθό δηάγξακκα Αεξηνζηξόβηινπ κε ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκόηεηαο ησλ θαπζαεξίσλ γηα παξνρή αηκνύ (Πεγή: [28]) Σα ζπζηήκαηα ΖΘ κε αεξηνζηξφβηιν αλνηθηνχ θπθιψκαηνο θαη ιέβεηα αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο ησλ θαπζαεξίσλ: - θαηαζθεπάδνληαη γηα ηζρχ απφ 100 έσο kw, - παξνπζηάδνπλ ειεθηξηθφ βαζκφ απφδνζεο 25-35%, ζεξκηθφ βαζκφ απφδνζεο 40 50% θαη νιηθφ βαζκφ απφδνζεο 70-85%, - ν κέζνο ρξφλνο δσήο είλαη πεξίπνπ έηε Μηθξνζηξόβηινο (microturbine) Σν ζχζηεκα ΖΘ κε κηθξνζηξφβηιν είλαη θαηά θαλφλα κνλάδα κηθξνχ κεγέζνπο, πςειήο ηαρχηεηαο θαη ζπκπεξηιακβάλεη ηνλ αεξηνζηξφβηιν (gas turbine), ην ζπκπηεζηή (compressor), ηε γελλήηξηα θαη ηα ειεθηξνληθά ηζρχνο γηα ηε ζχλδεζή ηνπο κε ην δίθηπν. Σππηθά, ιεηηνπξγεί κε θαχζηκν ην θπζηθφ αέξην, αιιά δέρεηαη γηα ηε ιεηηνπξγία ηεο θαη άιια βηνκεραληθά θαχζηκα, φπσο πξνπάλην, ειαθξχ πεηξέιαην (diesel) θαη θεξνδίλε. Καηά ηε ιεηηνπξγία ηεο κεραλήο, ν αέξαο εηζέξρεηαη ζην ζπκπηεζηή θαη κεηά απφ ηε ζπκπίεζή ηνπ δηέξρεηαη απφ ηνλ πξνζεξκαληήξα, φπνπ ε ζεξκνθξαζία απμάλεηαη απφ ηα θαπζαέξηα εθηφλσζεο. ηε ζπλέρεηα, ν αέξαο εηζέξρεηαη ζηνλ θαπζηήξα, φπνπ αλακεηγλχεηαη κε ην θαχζηκν, ην νπνίν αλαθιέγεηαη θαη θαίγεηαη. Ο αλαθιεθηήξαο ρξεζηκνπνηείηαη κφλν θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εθθίλεζεο θαη θαηφπηλ ε θιφγα είλαη απηνζπληεξνχκελε. Σα 84

86 αέξηα κεηά ηελ θαχζε δηέξρνληαη απφ ην ζηξφβηιν κεηαηξέπνληαο ηε ζεξκηθή ελέξγεηα ζε κεραληθή. Σα αέξηα πνπ εμέξρνληαη απφ ην ζηξφβηιν δηέξρνληαη απφ ηνλ αλαζεξκαληήξα θαη ζηε ζπλέρεηα ζηνλ ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο (ζεξκαληηθή ζηήιε) γηα ηελ παξνρή ζεξκφηεηαο θαη ηε ζέξκαλζε λεξνχ. Σρ.4.5 Σρεκαηηθό δηάγξακκα ιεηηνπξγίαο κηθξνζηξνβίινπ (Πεγή: [28]) Σα ζπζηήκαηα ΖΘ κε κηθξνζηξφβηινπο: - θαηαζθεπάδνληαη γηα ηζρχ 25 έσο 200 kw - παξνπζηάδνπλ ειεθηξηθφ βαζκφ απφδνζεο 25 35%, ζεξκηθφ βαζκφ απφδνζεο 40-50% (ζηελ πεξίπησζε ηεο εγθαηάζηαζεο ζπζηήκαηνο αλάθηεζεο ζεξκφηεηαο έσο θαη 65%) θαη νιηθφ βαζκφ απφδνζεο 70 85%, - ν κέζνο ρξφλνο δσήο είλαη πεξίπνπ 15 έηε Μεραλέο Stirling ε έλα θηλεηήξα Stirling, ν νπνίνο νλνκάδεηαη θαη κεραλή εμσηεξηθήο θαχζεο ην αέξην (π.ρ. πδξνγφλν, ήιην, θιπ) ζπκπηέδεηαη θαη εθηνλψλεηαη ζε δηάηαμε θπιίλδξνπ δχν εκβφισλ, κε απνηέιεζκα ηελ πεξηζηξνθή ηνπ άμνλα. Σν αέξην ζεξκαίλεηαη ζε ελαιιάθηε ζεξκφηεηαο ρσξίο λα ζπκκεηέρεη ζηελ θαχζε. Ζ εμσηεξηθή θαχζε ζηηο κεραλέο Stirling επηηξέπεη ηε ρξήζε δηάθνξσλ θαπζίκσλ, φπσο πγξά ή αέξηα θαχζηκα, άλζξαθα, αέξηα ή πγξά πξνεξρφκελα απφ άλζξαθα, θαχζηκα πξνεξρφκελα απφ βηνκάδα αθφκα θαη απνξξίκκαηα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ 85

87 Σρ.4.6 Κηλεηήξαο Stirling Οη κεραλέο Stirling: - θαηαζθεπάδνληαη ζπλήζσο γηα ηζρχ απφ 3 έσο 100 kw, - παξνπζηάδνπλ ειεθηξηθφ βαζκφ απφδνζεο 35-45%, ζεξκηθφ βαζκφ απφδνζεο 50-60% θαη νιηθφ βαζκφ απφδνζεο 80-85%, - αλ θαη αθξηβφηεξνη απφ ηηο ΜΔΚ είλαη ιηγφηεξν ξππνγφλνη. Ζ ερνξχπαλζε θαη ε ρεκηθή ξχπαλζε πνπ πξνθαινχλ είλαη αηζζεηά κηθξφηεξε θαη έηζη ζπκβάιινπλ ζηελ πξνζηαζία ηνπ πεξηβάιινληνο - απαηηνχλ ζπληήξεζε ζε κεγάια ρξνληθά δηαζηήκαηα κε απνηέιεζκα λα ιεηηνπξγνχλ αξθεηέο ρηιηάδεο ψξεο ζπλερψο Κπςέιεο Καπζίκνπ Έλα ζχζηεκα ΖΘ κε θπςέιε θαπζίκνπ ιεηηνπξγεί κε ηε ρξήζε πδξνγφλνπ θαη νμπγφλνπ, ηα νπνία αληηδξνχλ κεηαμχ ηνπο, παξνπζία ειεθηξνιχηε θαη παξάγνπλ λεξφ, ελψ παξάιιεια αλαπηχζζεηαη ειεθηξηθή ηάζε, ε νπνία πξνθαιεί ξνή ειεθηξνλίσλ (ειεθηξηθφ ξεχκα) ζην εμσηεξηθφ θχθισκα. Γεδνκέλνπ φηη ε αληίδξαζε είλαη εμψζεξκε, παξάγεηαη ζεξκφηεηα πνπ κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί σθέιηκα. Σν επηζπκεηφ θαχζηκν είλαη θαζαξφ πδξνγφλν πνπ κπνξεί φκσο λα παξαρζεί θαη απφ θάπνην άιιν θαχζηκν, θνξέα πδξνγφλνπ, κεηά απφ θαηάιιειε επεμεξγαζία, φπσο ε ακκσλία, ην θπζηθφ αέξην, παξάγσγα ηνπ πεηξειαίνπ, ην πγξφ πξνπάλην θαη ε βηνκάδα. Καζαξφ πδξνγφλν κπνξεί επίζεο λα παξαρζεί κε ηελ ειεθηξφιπζε λεξνχ, φηαλ απηή επηηπγράλεηαη κε αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο φπσο ειηαθή, αηνιηθή θαη γεσζεξκία. ήκεξα ην θαηαιιειφηεξν θαχζηκν γηα ηηο θπςέιεο θαπζίκνπ είλαη ην θπζηθφ αέξην. 86

88 Πιενλεθηήκαηα ησλ θπςειψλ θαπζίκνπ - Τςειφο βαζκφο απφδνζεο - Δπθνιία απηνκαηηζκνχ - Υακειέο εθπνκπέο ξχπσλ - Υακειή ζηάζκε ζνξχβνπ Μεηνλεθηήκαηα Τςειφ θφζηνο θαηαζθεπήο θαη ε ζρεηηθά κηθξή δηάξθεηα δσήο. Σρ.4. 7 Λεηηνπξγία θπςέιεο θαπζίκνπ Οη θπςέιεο θαπζίκνπ θαηαζθεπάδνληαη απφ 3 kwe θαη άλσ θαη παξνπζηάδνπλ: - Ζιεθηξηθφ βαζκφ απφδνζεο 20-30%, ζεξκηθφ βαζκφ απφδνζεο 25-35% θαη νιηθφ βαζκφ απφδνζεο ζπζηήκαηνο 45-60%, - ν κέζνο ρξφλνο δσήο είλαη πεξίπνπ πέληε έηε. - Δίλαη θαλεξφ φηη φζν κεγαιχηεξε είλαη ε ζεξκνθξαζία ιεηηνπξγίαο ηφζν κεγαιχηεξν είλαη θαη ην σθέιηκν ζεξκηθφ θνξηίν ην νπνίν κπνξεί λα αλαθηεζεί απφ ηνλ ελαιιάθηε. - Κπςέιεο θαπζίκνπ ρακειήο ζεξκνθξαζίαο (<80νC) δελ ελδείθλπληαη γηα ΖΘ Αηκνζηξόβηινο απνκάζηεπζεο Απηφ ην ζχζηεκα ΖΘ απνηειείηαη απφ αηκνιέβεηα, αηκνζηξφβηιν, ςπγείν, θιπ (θχθινο Rankine), φπνπ απνκαζηεχεηαη, ππφ ελδηάκεζε πίεζε απφ ηνλ αηκνζηξφβηιν, κηα πνζφηεηα αηκνχ, ε νπνία ρξεζηκεχεη γηα ηελ πξνζέξκαλζε ηνπ ηξνθνδνηηθνχ λεξνχ θαη ζπγρξφλσο παξέρεηαη ζεξκφηεηα ζηνλ ελαιιάθηε (ρξήζηκε ζεξκηθή ελέξγεηα γηα ζέξκαλζε ρψξσλ, ΕΝΥ, θιπ). Σν θαχζηκν είλαη ζπλήζσο πεηξέιαην, θπζηθφ αέξην, πγξαέξην. 87

89 Σα ζπζηήκαηα ΖΘ κε αηκνζηξφβηιν απνκάζηεπζεο: - θαηαζθεπάδνληαη γηα ηζρχ απφ 500kW έσο 10ΜW, - παξνπζηάδνπλ ειεθηξηθφ βαζκφ απφδνζεο 25 30%, ζεξκηθφ βαζκφ απφδνζεο 40 60%, νιηθφ βαζκφ απφδνζεο ΖΘ 65 90%, ελψ - ν κέζνο ρξφλνο δσήο είλαη πεξίπνπ 30 έηε. 4.3 ΣΡΗΠΑΡΑΓΧΓΖ 4.3.1Γεληθά Σα ζπζηήκαηα.ζ.θ γηα λα ζεσξνχληαη νηθνλνκηθψο απνδνηηθά ζα πξέπεη λα ιεηηνπξγνχλ πεξηζζφηεξν απφ ηνπο 5 ρεηκεξηλνχο κήλεο ζέξκαλζεο ηεο Διιάδαο.Έηζη ζηηο κεζνγεηαθέο ρψξεο, ιφγσ ηνπ εχθξαηνπ θιίκαηνο πνπ επηθξαηεί, δελ είλαη εχθνιν λα ζπκπιεξσζνχλ πνιιέο ψξεο ιεηηνπξγίαο. Αληίζεηα, παξνπζηάδεηαη εληνλφηεξε αλάγθε γηα ςχμε θαηά ηε δηάξθεηα ησλ ζεξκψλ θαινθαηξηλψλ κελψλ. Γηα ηελ αληηκεηψπηζε απηνχ ηνπ πξνβιήκαηνο, ηα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο ζα πξέπεη λα ιεηηνπξγνχλ θαη θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ θαινθαηξηνχ, γηα ηελ παξαγσγή ςπρξνχ λεξνχ /αέξα γηα ηνλ θιηκαηηζκφ ησλ ρψξσλ. Σα ζπζηήκαηα απηά νλνκάδνληαη ζπζηήκαηα ηξηπαξαγσγήο. Ζ ηξηπαξαγσγή (trigeneration) ή ζπλδπαζκέλε παξαγσγή Ζιεθηξηζκνχ, ζεξκφηεηαο θαη Φχμεο (.Ζ.Θ.Φ. - Combined Heat Cooling and Power Generation, C.H.C.P.), απνηειεί επέθηαζε ηεο έλλνηαο ηεο ζπκπαξαγσγήο. Ζ δηαθνξνπνίεζε έγθεηηαη ζην γεγνλφο φηη εθηφο απφ ηε παξαγσγή κεραληθήο ελέξγεηαο (πνπ ζπρλά κεηαηξέπεηαη ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα) θαη ηεο ζεξκφηεηαο, έρνπκε επηπιένλ ηελ παξαγσγή ςχμεο κε ηελ ρξήζε επίζεο κφλν κίαο πεγήο ελέξγεηαο φπσο απηή ησλ θαπζίκσλ. Σα ζπζηήκαηα ηξηπαξαγσγήο ρξεζηκνπνηνχλ θπξίσο παιηλδξνκηθέο κεραλέο εζσηεξηθήο θαχζεο ή κηθξνζηξφβηινπο φπνπ παξάγνπλ ζεξκφηεηα, απφ ηελ νπνία ζηε ζπλέρεηα παξάγεηαη ςχμε, κέζσ ελφο ςχθηε απνξξφθεζεο Αξρέο ιεηηνπξγηάο ςύμεο Οη ςχθηεο απνξξφθεζεο ρξεζηκνπνηνχλ ηηο δηεξγαζίεο ηεο ζπκπχθλσζεοεμάηκηζεο, γηα ηελ παξαγσγή ςχμεο. Γηαζέηνπλ εμαηκηζηή θαη ζπκππθλσηή, φπνπ εθηνλψλεηαη ην ςπθηηθφ κέζν. Χζηφζν, αληί ηνπ κεραληθνχ ζπκπηεζηή, νη ςχθηεο απνξξφθεζεο ρξεζηκνπνηνχλ ηε ζεξκφηεηα ζαλ ελεξγεηαθή πεγή. Ζ ζεξκφηεηα απηή παξάγεηαη είηε κε άκεζε θαχζε, κε ρξήζε θαπζηήξα, είηε κε έκκεζε θαχζε, κε ρξήζε αηκνχ, δεζηνχ λεξνχ ή απφ πεξίζζεηα/αλάθηεζε ζεξκφηεηαο. Οη κεραλέο απνξξφθεζεο, πνπ είλαη δηαζέζηκεο ζην εκπφξην, ηξνθνδνηνχληαη κε αηκφ, δεζηφ λεξφ ή ηα αέξηα θαχζεο, πνπ κπνξνχλ λα παξάγνληαη θαη απφ ζπζηήκαηα.ζ.θ. ηελ πην απιή ζρεδίαζή ηεο, ε κεραλή απνξξφθεζεο απνηειείηαη απφ εμαηκηζηή, ζπκππθλσηή, απνξξνθεηή, κηα γελλήηξηα θαη κηα αληιία δηαιχκαηνο. ηνλ θχθιν απνξξφθεζεο, ε ζπκπίεζε αηκνχ ηνπ ςπθηηθνχ 88

90 κέζνπ πξαγκαηνπνηείηαη κε ζπλδπαζκφ ηνπ απνξξνθεηή, ηεο αληιίαο δηαιχκαηνο θαη ηεο γελλήηξηαο. Σρ.4.8 Σρεκαηηθό δηάγξακκα κεραλήο ςύμεο κε απνξξόθεζε Σα βαζηθά δεχγε εξγαζίαο (ςπθηηθφ- απνξξνθεηηθφ κέζν) πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο ζηνπο ςχθηεο είλαη 1. δεχγνο ακκσλίαο-λεξνχ θαη 2. δεχγνο λεξνχ-βξσκηνχρνπ Απφ απηά ηα δχν ην δεχγνο λεξφ/(libr) ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο γηα ηηο πεξηπηψζεηο θιηκαηηζκνχ, φπνπ δελ απαηηνχληαη ζεξκνθξαζίεο ρακειφηεξεο απφ 0 C ελψ ην δεχγνο ακκσλίαο-λεξνχ ρξεζηκνπνηείηαη γηα βηνκεραληθέο εθαξκνγέο θαηάςπμεο Πιενλεθηήκαηα Μεηνλεθηήκαηα Φπθηώλ Απνξξόθεζεο Σα πιενλεθηήκαηα ησλ ςπθηψλ απνξξφθεζεο έλαληη ησλ ζπκβαηηθψλ κεζφδσλ ςχμεο είλαη: Υακειή θαηαλάισζε ειεθηξηθήο ελέξγεηαο Μεγάινο ρξφλνο δσήο θαη ρακειφ θφζηνο ζπληήξεζεο Υακειά επίπεδα ζνξχβνπ Δίλαη θηιηθά πξνο ην πεξηβάιινλ κε ρακειέο εθπνκπέο ξίπσλ Αληίζεηα νξηζκέλα απφ ηα κεηνλεθηήκαηα πνπ παξνπζηάδνπλ είλαη: Απνηεινχλ ζπλήζσο κνλάδεο κεγάιεο ηζρχνο κε κεγάιν βάξνο Αξθεηά πςειφ αξρηθφ θφζηνο Μεγάινο ρξφλνο εθθίλεζεο ιφγσ ηεο ζεξκηθήο αδξάλεηαο Οηθνλνκηθή εθαξκνγή ζπζηεκάησλ Σξηπαξαγσγήο Πξέπεη λα ζεκεησζεί φηη ε παξαγσγή ρξεζηκνπνηείηαη ζπλήζσο ζε βηνκεραληθέο εθαξκνγέο ή θιηκαηηζκφ κεγάισλ θηεξίσλ (λνζνθνκεία, μελνδνρεία). Δηδηθά γηα ην δεχγνο λεξφ/(libr) πνπ ελδείθλπηαη θπξίσο γηα θιηκαηηζκφ νη θαηαζθεπαζηέο πξνζθέξνπλ ζπζηήκαηα πνπ μεθηλνχλ απφ ηα 300ΚW ς κε ην 89

91 θφζηνο αλά KW λα κεηψλεηαη ζεκαληηθά ζηηο πςειέο ηηκέο, άλσ ησλ 3000ΚW ς φπνπ ζηαζεξνπνηείηαη, φπσο θαίλεηαη ζηελ παξαθάησ θακπχιε /kw kw Σρήκα 4.9 Κόζηνο Σπζηεκάησλ απνξξόθεζεο Li Br Πίλαθαο 4.1 Σπγθεληξσηηθόο πίλαθαο ησλ βαζηθώλ Τερλνινγηώλ ςπθηώλ απνξξόθεζεο 4.4 ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΖ ΜΗΚΡΖ ΚΛΗΜΑΚΑ (MICRO-CHP) Οξηζκόο. Γεληθά Με ηνλ φξν ζπκπαξαγσγή κηθξήο θιίκαθαο ραξαθηεξίδεηαη ε ρξήζε ζπζηεκάησλ κηθξήο ειεθηξηθήο ηζρχνο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο σο ζπζθεπέο ζέξκαλζεο παξέρνληαο ζέξκαλζε ρψξσλ θαη δεζηνχ λεξνχ ρξήζεο ζε θαηνηθίεο θαη εκπνξηθά θέληξα φπσο θαη νη ζπκβαηηθνί ιέβεηεο. Αληίζεηα φκσο κε ηνπο ιέβεηεο, ηα κηθξήο θιίκαθαο ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο παξάγνπλ ηαπηφρξνλα θαη ειεθηξηζκφ εμαζθαιίδνληαο έηζη εμνηθνλφκεζε θαπζίκνπ, κείσζε εθπνκπψλ αεξίσλ ζεξκνθεπίνπ θαη κείσζε ηνπ θφζηνπο ιεηηνπξγίαο. Οη πεξηζζφηεξεο κνλάδεο ιεηηνπξγνχλ παξάιιεια κε ην δίθηπν, έηζη ψζηε ην θηίξην λα θαιχπηεη ηηο αλάγθεο ηνπ ζε ειεθηξηζκφ απφ ην δίθηπν ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο, αιιά θαη ηαπηφρξνλα λα πσιεί ζην δίθηπν, ην ειεθηξηθφ ξεχκα πνπ παξάγεη. Ζ ζεξκφηεηα απφ ηα κηθξήο θιίκαθαο ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο ρξεζηκνπνηείηαη γηα ζέξκαλζε ρψξσλ θαη λεξνχ ή θαη γηα θιηκαηηζκφ. 90

92 Σα κηθξήο θιίκαθαο ΖΘ κπνξνχλ λα ρσξηζηνχλ ζε δπν θαηεγνξίεο, ηελ ζπκπαξαγσγή κηθξήο ( 1 MWe) θαη πνιχ κηθξήο ( 50 kwe) θιίκαθαο κε ζθνπφ ηελ ηθαλνπνίεζε νηθνλνκηθά δηθαηνινγεκέλεο, ηαπηφρξνλεο δήηεζεο γηα ειεθηξηζκφ θαη ζέξκαλζε Ζ ζπκπαξαγσγή κηθξήο θιίκαθαο θαιείηαη λα θαιχςεη ηηο αλάγθεο ζέξκαλζεο θαη ςχμεο ζπηηηψλ θαη κεγαιχηεξσλ θηηξίσλ ή ζπγθξνηεκάησλ, θαη ε νπνία δηαθνξεηηθά ζα ηθαλνπνηείην, ζχκθσλα κε ηηο ζπλζήθεο ηεο αγνξάο, απφ δηαδηθαζίεο παξαγσγήο ρξήζηκσλ κνξθψλ ελέξγεηαο δηαθνξεηηθέο απφ ηε ζπκπαξαγσγή. Δπίζεο ζηα ΖΘ κηθξήο θιίκαθαο κεγαιχηεξε εθαξκνγή έρνπλ νη κνλάδεο ζπκπαγνχο ηχπνπ φπνπ φια ηα εμαξηήκαηα βξίζθνληαη εληφο ζηαζεξνχ πεξηβιήκαηνο πνπ πεξηιακβάλεη θαη ηελ αθνπζηηθή κφλσζε Σα πιενλεθηήκαηα ησλ παξαπάλσ κνλάδσλ είλαη : α) Απαιιάζζνληαη απφ ηελ ππνρξέσζε ιήςεο αδεηψλ παξαγσγήο, εγθαηάζηαζεο θαη ιεηηνπξγίαο. β) Δίλαη εχθνιε ε εγθαηάζηαζή ηνπο θαη ε ζχλδεζή ηνπο κε ηα ππάξρνληα δίθηπα θεληξηθήο ζέξκαλζεο θαη ειεθηξηζκνχ ησλ θηηξίσλ. γ) Οη θαηαζθεπαζηέο/εηζαγσγείο αλαπηχζζνπλ δίθηπα εηδηθά εθπαηδεπκέλσλ ζπληεξεηψλ. Οη απαηηήζεηο γηα εθπαίδεπζε ησλ ρξεζηψλ είλαη πεξηνξηζκέλεο. Πίλαθαο.4.2 Παξαγόκελε ζεξκηθή θαη ειεθηξηθή ηζρύο αλάινγα κε ηελ εθαξκνγή Οηθνλνκηθή επηινγή ελόο ΖΘ κηθξήο θιίκαθαο Με ηελ απαξαίηεηε ηερληθννηθνλνκηθή κειέηε αμηνιφγεζεο ηεο επέλδπζεο, επηιέγεηαη ε θαηαιιειφηεξε ηερλνινγία θαη ηξφπνο ιεηηνπξγίαο γηα ηελ θάζε πεξίπησζε, φκσο ε γεληθή ηδέα παξακέλεη ε ίδηα: παξαγσγή ζεξκνχ λεξνχ γηα θνηλή νηθηαθή ρξήζε θαη γηα ηελ θεληξηθή ζέξκαλζε ηνλ ρεηκψλα, 91

93 παξαγσγή ςχμεο, είηε γηα θιηκαηηζκφ κφλν ην θαινθαίξη, είηε γηα ηελ εμππεξέηεζε ςπθηηθψλ θνξηίσλ φιν ηνλ ρξφλν (π.ρ. ςπγεία), θαη ηαπηφρξνλε παξαγσγή ειεθηξηζκνχ είηε γηα εζσηεξηθή θαηαλάισζε, είηε γηα πψιεζε ζην δίθηπν. Ζ νηθνλνκηθή επηηπρία ηνπ έξγνπ θαη ην κέγεζνο ηνπ νθέινπο, εμαξηψληαη απφ ηα ζρεηηθά θφζηε ηνπ εμνπιηζκνχ κνλάδαο κηθξν-ζπκπαξαγσγήο- ζπκβαηηθνχ ιέβεηα (αξρηθή αγνξά, ζπληήξεζε, δηάξθεηα δσήο), απφ ηηο ηηκέο αγνξάο απφ ην δίθηπν θαη πψιεζεο ζην δίθηπν ηεο παξαγφκελεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, απφ ηηο ζπλνιηθέο ψξεο ιεηηνπξγίαο κέζα ζε έλα έηνο θαη απφ ηηο ηηκέο ησλ θαπζίκσλ. Γηα ηηο ρξήζεηο νξπθηψλ θαπζίκσλ κε απηέο ηηο ηερλνινγίεο θαίλεηαη έλα παξάζπξν επθαηξίαο ίζσο 30 ρξφλσλ, ελψ αλακέλεηαη λα παξακείλνπλ ζπκθέξνπζεο γηα κεγαιχηεξν δηάζηεκα εθαξκνγέο ρξήζεο Βηνκάδαο ή Βηνθαπζίκσλ Πιενλεθηήκαηα θαη Μεηνλεθηήκαηα Μηθξνζπκπαξαγσγήο Πέξα απφ ηα νηθνλνκηθά νθέιε ζε επίπεδν ελφο ζπηηηνχ, κηαο πνιπθαηνηθίαο ή ελφο κεγαιχηεξνπ ζπγθξνηήκαηνο θαηνηθηψλ ή επαγγεικαηηθψλ ρψξσλ, ελφο λνζνθνκείνπ ή ελφο εκπνξηθνχ θέληξνπ φπνπ έλα ζχζηεκα Μίθξν- πκπαξαγσγήο κπνξεί λα εγθαηαζηαζεί, ππάξρνπλ θαη γεληθφηεξα νθέιε γηα ην θνηλσληθφ ζχλνιν πνπ βξίζθνληαη ζε ζπκθσλία κε ηηο επηδηψμεηο γηα ηελ αζθάιεηα ηνπ ελεξγεηαθνχ εθνδηαζκνχ, ηελ νηθνλνκηθή αληαγσληζηηθφηεηα θαη ηνλ πεξηνξηζκφ ηνπ θαηλνκέλνπ ηνπ ζεξκνθεπίνπ. Έηζη θαη κεξηθά απφ ηα πιενλεθηήκαηα ηεο κηθξνζπκπαξαγσγήο είλαη: - Μηθξφηεξεο εθπνκπέο πξνο ην πεξηβάιινλ. Ζ κηθξνζπκπαξαγσγή κεηψλεη ηελ εθπνκπή αεξίσλ ζεξκνθεπίνπ αιιά θαη ηελ θαηαλάισζε ελέξγεηαο ζπγθξηλφκελε κε απηή πνπ απαηηείηαη γηα ίζε παξαγσγή ζεξκφηεηαο απφ ιέβεηα ζπκπχθλσζεο θαη ίζε παξαγσγή ειεθηξηζκνχ απφ ηνπο κεγάινπο ζηαζκνχο παξαγσγήο ελέξγεηαο -Μεγαιχηεξε επειημία θαη πξνζαξκνγή ζηηο απξφβιεπηεο κειινληηθέο κεηαβνιέο ηνπ ειεθηξηθνχ θνξηίνπ ζπγθξηηηθά κε ηα κεγάια εξγνζηάζηα παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο - Γπλαηφηεηα ζπλεηζθνξάο ζηελ αζθάιεηα παξνρήο ελέξγεηαο απφ ην δίθηπν ηδηαίηεξα φηαλ γίλεηαη ρξήζε εμειηγκέλσλ ζπζηεκάησλ ειέγρνπ. Όκσο ηα ζπζηήκαηα κίθξν-ζθ κπνξνχλ λα παξνπζηάζνπλ θαη δηάθνξα κεηνλεθηήκαηα: -Σα ζπζηήκαηα κηθξνζπκπαξαγσγήο ζηεξίδνληαη θπξίσο ζην θπζηθφ αέξην, ην νπνίν είλαη έλα εμαληιήζηκν θαχζηκν. Ζ ρξήζε αλαλεψζηκσλ πεγψλ είλαη δπζρεξέζηεξε ζηηο κηθξφηεξεο παξά ζηηο κεγαιχηεξεο κνλάδεο ζπκπαξαγσγήο. Δπηπιένλ, ζηηο πεξηνρέο φπνπ ππάξρεη έληνλε δπλακηθή γηα ρξήζε ΑΠΔ, απηέο ρξεζηκνπνηνχληαη θαιχηεξα γηα ηειεζέξκαλζε. Απηή ηε 92

94 ζηηγκή αλαπηχζζνληαη ηξφπνη έηζη ψζηε κνλάδεο ΖΘ λα ρξεζηκνπνηνχλ απνδνηηθά θαη κε εμαληιήζηκα θαχζηκα. -ε πεξηνρέο κε κεγάιε ππθλφηεηα ζεξκφηεηαο, ε ηειεζέξκαλζε κε κεγάιεο κνλάδεο ζπκπαξαγσγήο είλαη νηθνλνκηθά πεξηζζφηεξν ειθπζηηθέο θαη πεξηβαιινληηθά ηνπιάρηζηνλ ζπγθξίζηκεο κε ηηο κηθξφηεξεο κνλάδεο ζπκπαξαγσγήο -Οη κεραλέο εζσηεξηθήο θαχζεο πνπ είλαη θαη νη πιένλ δηαδεδνκέλεο εθιχνπλ θαπζαέξηα κε πςειά πνζνζηά νμέσλ ζε αληίζεζε κε ηηο κεραλέο Stirling θαη ηηο θπςέιεο θαπζίκνπ ζηηο νπνίεο δελ παξνπζηάδεηαη παξφκνην πξφβιεκα. -Οη κνλάδεο κηθξνζπκπαξαγσγήο απνηεινχλ κία νηθνλνκηθψο βηψζηκε ιχζε κφλν εθφζνλ ιεηηνπξγνχλ απφ ψξεο γηα πιήξεο θνξηίν θαη ε ειεθηξηθή ηζρχο θαηαλαιψλεηαη ζην ζεκείν παξαγσγήο. Βέβαηα ππάξρνπλ πνιινί πνπ δελ δηαιέγνπλ κνλάδεο κηθξνζπκπαξαγσγήο κε κνλαδηθφ θξηηήξην ηελ νηθνλνκηθή βησζηκφηεηα, αιιά ελδηαθέξνληαη εμίζνπ γηα ελεξγεηαθή απηάξθεηα θαη πεξηβαιινληηθά νθέιε Μίθξν ΖΘ γηα νηθηαθή ρξήζε Ζ ινγηθή αλάπηπμεο ησλ ζπζηεκάησλ κηθξν-ζθ ζε επίπεδν θαηνηθίαο, βαζίδεηαη ζε δπν παξάγνληεο: Α) Όηη ζα είλαη νηθνλνκηθά ειθπζηηθά ζηνλ θαηαλαισηή: αλ θαη ην θφζηνο αγνξάο ελφο ζπζηήκαηνο κζθ είλαη κεγαιχηεξν απφ εθείλν ηνπ ζπκβαηηθνχ ιέβεηα (ν νπνίνο παξάγεη κφλν ζεξκφηεηα), ην κζθ παξέρεη ηε δπλαηφηεηα νηθνλνκίαο ζηελ θαηαλάισζε ξεχκαηνο απφ ην δίθηπν, θαη ζε θάπνηεο πεξηπηψζεηο επηπιένλ έζνδα ζηνλ ηδηνθηήηε απφ ηελ πψιεζε πεξίζζεηαο ξεχκαηνο πξνο ην δίθηπν. Β) Σν κηθξν-ζθ ζχζηεκα ζα ηθαλνπνηεί ηε δήηεζε ζε ζέξκαλζε θαη ειεθηξηθή ελέξγεηα κε έλα πην απνδνηηθά ελεξγεηαθφ ηξφπν ζε ζρέζε κε ηηο ζπκβαηηθέο θαηαζηάζεηο, κε απνηέιεζκα λα κεηψλεη ηελ ρξήζε ηεο πξσηνγελνχο ελέξγεηαο θαη ησλ εθπνκπψλ ηνπ CO2. ε ζρέζε δε κε ην ζέκα ησλ εθπνκπψλ CO2, πηζηεχεηαη φηη ε επξχηεξε αλάπηπμε ηεο κζθ, ζα ελζαξξχλεη ηνπο θαηαλαισηέο λα θάλνπλ πην ζνθή ρξήζε ηεο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο Σξόπνη ιεηηνπξγηάο ησλ ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο κηθξήο θιίκαθαο Σα κηθξήο θιίκαθαο ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο εγθαζίζηαληαη φπσο αθξηβψο θαη έλαο ζχγρξνλνο ιέβεηαο. Γηα παξάδεηγκα, ηνπνζεηνχληαη ζε θνπδίλεο ή ζε ππφγεηα κέζα ζε δνρεία πνπ πξνζνκνηάδνπλ θαηαςχθηε, κε ην ίδην επίπεδν ζνξχβνπ θαη ηνλ ίδην φγθν. Αλάινγα κε ηηο αλάγθεο πνπ πξέπεη λα θαιχςνπλ, νη κνλάδεο κηθξνζπκπαξαγσγήο κπνξνχλ λα ιεηηνπξγνχλ κε δηαθνξεηηθνχο ηξφπνπο: 93

95 1) Έρνληαο σο θχξηα ιεηηνπξγία ηελ παξαγσγή ζεξκφηεηαο Ζ ειεγρφκελε κεηαβιεηή γηα ηελ ιεηηνπξγία ησλ κνλάδσλ κίθξνζπκπαξαγσγήο γηα παξαγσγή ζεξκφηεηαο, είλαη πάληα νη απαηηήζεηο ζε ζέξκαλζε. Ο παξαγφκελνο ειεθηξηζκφο ζεσξείηαη παξαπξντφλ ηεο δηαδηθαζίαο θαη πξννξίδεηαη γηα ηδία ρξήζε ή γηα ηξνθνδφηεζε ηνπ δηθηχνπ. Σα κηθξήο θιίκαθαο ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο κπνξνχλ λα εληζρχνληαη απφ επηπξφζζεηνπο ιέβεηεο κε ζθνπφ ηελ θάιπςε ηεο απαηηνχκελεο ζεξκφηεηαο. 2) Έρνληαο σο θχξηα ιεηηνπξγία ηελ παξαγσγή ειεθηξηζκνχ Ζ ειεγρφκελε κεηαβιεηή γηα ηελ ιεηηνπξγία ησλ κνλάδσλ κηθξνζπκπαξαγσγήο, γηα παξαγσγή ειεθηξηζκνχ, είλαη πάληα νη απαηηήζεηο ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα. Ζ ιεηηνπξγία ηνπο γίλεηαη: -Παξάιιεια κε ην ειεθηξηθό δίθηπν. Οη κνλάδεο κηθξνζπκπαξαγσγήο πξνκεζεχνπλ ηνπο θαηαλαισηέο ελέξγεηα κέρξη λα θηάζνπλ ηε κέγηζηε απνδηδφκελε ειεθηξηθή ελέξγεηα ελψ νη ππφινηπεο αλάγθεο θαιχπηνληαη απφ ην ειεθηξηθφ δίθηπν. -Αλεμάξηεηα Γηα ηελ θάιπςε ησλ αλαγθψλ ησλ θαηαλαισηψλ (πνιχ ζπρλά ζε ζπλδπαζκφ κε ζπζηνηρία κπαηαξηψλ). -Δθεδξηθά. Ζ ζεξκηθή ελέξγεηα, ε νπνία παξάγεηαη ηαπηφρξνλα απφ κνλάδεο κηθξνζπκπαξαγσγήο ζα πξέπεη λα ρξεζηκνπνηείηαη φζν ην δπλαηφλ θαιχηεξα ζε θαηάιιειεο δεμακελέο απνζήθεπζεο ζεξκφηεηαο ή άιιεο κνλάδεο απνζήθεπζεο ζεξκφηεηαο. 3) Έρνληαο σο θχξηα ιεηηνπξγία ηε πλδπαζκέλε Παξαγσγή Θεξκφηεηαο θαη Ζιεθηξηζκνχ Δίλαη πηζαλή ε εθαξκνγή ζπλδπαζκέλσλ ηξφπσλ ιεηηνπξγίαο, φπσο γηα παξάδεηγκα: i. Κίλεζε κε ζεξκφηεηα, ιακβάλνληαο ππφςε ηελ αηρκή ηνπ θνξηίνπ. ii. Μέγηζηε ειεθηξηθή ελέξγεηα θαη /ή δήηεζε ζε ζεξκφηεηα. iii. Διάρηζηε ειεθηξηθή ελέξγεηα θαη /ή δήηεζε ζε ζεξκφηεηα. 94

96 O δηαθνξεηηθφο ηξφπνο ιεηηνπξγίαο ηνπο επηηπγράλεηαη κέζσ ελφο ζπζηήκαηνο δηαρείξηζεο ελέξγεηαο, ην νπνίν επηιέγεη ηε βέιηηζηε ιεηηνπξγία γηα ηηο ζπγθεθξηκέλεο αλάγθεο. ηα κίθξν-ζθ γηα νηθηαθή ρξήζε ε πην ζπρλή είλαη ε εθαξκνγή ζπζηεκάησλ κε θχξηα ιεηηνπξγηά ηελ παξαγσγή ζεξκφηεηαο Σερλνινγίεο θαη θαύζηκα ζπζηεκάησλ ζπκπαξαγσγήο κηθξήο θιίκαθαο Σα ζεκεξηλά ζπζηήκαηα Μίθξν-πκπαξαγσγήο πεξηιακβάλνπλ έλα θηλεηήξα γηα ηελ νδήγεζε ηεο γελλήηξηαο πνπ είλαη ζηηο πεξηζζφηεξεο πεξηπηψζεηο Μεραλή Δζσηεξηθήο Καχζεο (ΜΔΚ) κε θαχζηκν θπζηθφ αέξην. Ζ ρξήζε κεραλψλ diesel πξνηηκάηαη εθεί φπνπ δελ θζάλνπλ ηα δίθηπα θπζηθνχ αεξίνπ θαη ηαπηφρξνλα είλαη εμαζθαιηζκέλε ε νηθνλνκηθή βησζηκφηεηα ηνπ εγρεηξήκαηνο. Πάλησο νη δηαζέζηκεο ηερλνινγίεο παξαγσγήο κεραληθήο ηζρχνο γηα κίθξν ΖΘ πεξηιακβάλνπλ αθφκα ηηο κεραλέο Stirling, ηνπο κηθξνζηξφβηινπο (micro & mini turbines), θαη ηνλ νξγαληθφ θχθιν Rankine. ηελ πεξίπησζε ησλ ΜΔΚ θαη ησλ κηθξνζηξνβίισλ, ν δξνκέαο ηεο ζηξεθφκελεο γελλήηξηαο βξίζθεηαη ζηελ πξνέθηαζε ηνπ άμνλα ηεο κεραλήο (π.ρ. ζηξνθαινθφξνπ), ελψ γηα ηελ εμππεξέηεζε ησλ ζεξκηθψλ ή/θαη ησλ ςπθηηθψλ θνξηίσλ αμηνπνηνχληαη ην πγξφ ηνπ ζπζηήκαηνο ςχμεο θαη ε ζεξκφηεηα ησλ θαπζαεξίσλ. Άιιε κηα ελαιιαθηηθή ηερλνινγία είλαη απηή ησλ θπςειψλ θαπζίκνπ (fuel cells) ηα νπνία κεηαηξέπνπλ ρεκηθή ελέξγεηα απεπζείαο ζε ειεθηξηθή ρσξίο λα κεζνιαβήζεη θαχζε θαη ηαπηφρξνλα εθιχνπλ ζεξκφηεηα σο παξαπξντφλ. Οη ππάξρνπζεο ζήκεξα ζην εκπφξην κνλάδεο Μίθξν-ζπκπαξαγσγήο έρνπλ ην κέγεζνο ελφο ζπκβαηηθνχ ιέβεηα αληίζηνηρεο ηζρχνο ηνλ νπνίν θαη ζπλήζσο αληηθαζηζηνχλ, ελψ παξάγνπλ ζπγθξίζηκα επίπεδα ζνξχβνπ ή θξαδαζκψλ 4.5 ΔΜΠΟΡΗΚΑ ΤΣΖΜΑΣΑ ΤΜΠΑΡΑΓΧΓΖ Παξαθάησ παξνπζηάδνληαη ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο δηαθφξσλ εηαηξηψλ.αλήθνπλ ζηελ θαηεγνξία πνιχ κηθξήο θιίκαθαο κε κνλάδεο <5kWel πνπ ελδείθλπηαη γηα νηθηαθή ρξήζε αιιά θαη κεγαιχηεξεο κέρξη θαη 30kWel γηα πνιπθαηνηθίεο θαη ζπγθξνηήκαηα θαηνηθηψλ. 95

97 4.5.1 πζηήκαηα κηθξνζπκπαξαγσγήο stirling Whispertech Σρ.4.10 Δμσηεξηθό κνλάδαο Καηαζθεπάδεηαη απφ ηελ εηαηξία Whispergen απφ ηε Νέα Εειαλδία κε αληηπξνζψπνπο ζε δηάθνξεο Δπξσπατθέο ρψξεο. Απνηειείηαη απφ έλα ηεηξαθχιηλδξν θηλεηήξα Stirling. Απνδίδεη ζεξκηθή ηζρχ kWth θαη ειεθηξηθή ηεο ηάμεο ηνπ 1kWel. Έρεη ζπλνιηθφ βαζκφ απφδνζεο άλσ ηνπ 90%. Γηαζέηε επαγσγηθή κνλνθαζηθή γελλήηξηα ηεζζάξσλ πφισλ κε ηάζε εμφδνπ 230V AC θαη ζπρλφηεηαο 50Ζz. Ζ θαηαλάισζε θπζηθνχ αεξίνπ θηάλεη ηα 1,55 Νm 3 /h. Ζ ζπζθεπή δπγίδεη 148 kg θαη ην δηάζηεκα ζπληήξεζεο είλαη 4000 ψξεο ιεηηνπξγίαο ή αιιηψο θάζε ρξφλν ε πεξηπηψζεηο πνπ ππάξρεη δήηεζε ελέξγεηαο κεγαιχηεξεο απφ απηή πνπ κπνξεί λα πξνζθέξεη ην ζχζηεκα, δηαζέηε βνεζεηηθφ θαπζηήξα πνπ πξνζθέξεη 7kWth επηπιένλ ηζρχ. Σν θφζηνο ηεο κνλάδαο αλέξρεηαη ζηα ζε ζπλδπαζκφ κε boiler θαη αληιία (νη ηηκέο αθνξνχλ ηελ γεξκαληθή αγνξά) 96

98 Baxi Ecogen Σρ.4.11, 4.12 Δμσηεξηθό θαη εζσηεξηθά κέξε ηεο κνλάδαο Αλήθεη ζηελ βξεηαληθή εηαηξία Baxi. H ζεξκηθή ηνπ ηζρχο είλαη ζηα 6 kwth θαη ε ειεθηξηθή ζην 1 kwel Καη απηφ ην κνληέιν δηαζέηε ζπκπιεξσκαηηθφ θαπζηήξα ηζρχνο 18kWth γηα ηελ θάιπςε επηπιένλ αλαγθψλ. Ζ κεραλή stirling είλαη ηερλνινγίαο free piston κε ζπλνιηθφ βαζκφ απφδνζεο 92%. Ζ θαηαλάισζε θπζηθνχ αεξίνπ θηάλεη ηα 0.82 Νm 3 /h γηα ην θνκκάηη ηεο ζπκπαξαγσγήο θαη ηα 1.86 Νm 3 /h γηα ηνλ ζπκπιεξσκαηηθφ θαπζηήξα. Σν παξαγφκελν ξεχκα είλαη κνλνθαζηθφ ηάζεσο 220V θαη ζπρλφηεηαο 50 Hz. ηα ζεηηθά ηνπ αλήθνπλ ν κηθξφο φγθνο θαη βάξνο (115kg) αιιά θαη ε θαιή ερνκφλσζε (45db) πνπ ην θαζηζηνχλ θαηάιιειν γηα εγθαηάζηαζε ζην εζσηεξηθφ κηαο νηθίαο (φπσο πρ. Μπάλην ή θνπδίλα) 97

99 Disenco HomePower Plant Αλήθεη ζηελ βξεηαληθή εηαηξία Disenco θαη ρξεζηκνπνηεί θηλεηήξα Stirling. Ζ ζπγθεθξηκέλε κνλάδα έρεη ηε δπλαηφηεηα πέξα απφ ην θπζηθφ αέξην λα ρξεζηκνπνηεί σο θαχζηκν πξνπάλην θαη βνπηάλην. H ζεξκηθή ηνπ ηζρχο είλαη ζηα 5-15 kwth θαη ε ειεθηξηθή ζηα kwel Μέζσ θαηάιιειεο δεμακελήο λεξνχ κπνξεί λα θηάζεη ηα 25kWth. O ζπλνιηθφο βαζκφο απφδνζεο είλαη 92%. Σν βάξνο ηνπ είλαη ζηα 130kg θαη ε ερνκφλσζε είλαη κηθξφηεξε ησλ 50db. Σν δηάζηεκα ζπληήξεζεο είλαη ζηνπο 12 κήλεο θαη ε δηάξθεηα δσήο θηάλεη ηεο ψξεο ιεηηνπξγίαο. Αλήθεη ζηελ εηαηξία Dietrich Remeha. Remeha e Vit 25s Απνδίδεη ζεξκηθή ηζρχ kWth θαη ειεθηξηθή ηεο ηάμεο ηνπ 1kWel. Ζ θαηαλάισζε θπζηθνχ αεξίνπ θηάλεη ηα 4 m 3 /h. Ζ ζπζθεπή δπγίδεη 110 kg θαη ε ζηάζκε ζνξχβνπ ηα 47db. Σν θφζηνο ηεο κνλάδαο αλέξρεηαη ζηα Δ (νη ηηκέο αθνξνχλ ηελ γεξκαληθή αγνξά) Σρ.4.13 Δζσηεξηθό κνλάδαο 98

100 4.5.2 πζηήκαηα κηθξνζπκπαξαγσγήο εζσηεξηθήο θαύζεο Ecopower e 3.0 θαη e 4.7 Αλήθνπλ ζηελ εηαηξία Vaillant GmbH θαη ε ιεηηνπξγία ηνπο βαζίδεηαη ζε έλαλ θηλεηήξα Otto. Πίλαθαο 4.3 Χαξαθηεξηζηηθά κνλάδσλ Με ηηκέο θαη αληίζηνηρα Σρ.4.14 Μνλάδα Ecopower e

101 εηξά κνληέισλ Mephisto Αλήθνπλ ζηελ γεξκαληθή εηαηξία Kraft Werk θαη είλαη θαηάιιεια γηα πνιπθαηνηθίεο. Γηαζέηνπλ πδξφςπθηνπο θηλεηήξεο Οttν. Πίλαθαο 4.4 Χαξαθηεξηζηηθά κνλάδσλ 100

102 ΥRGI 15 Αλήθεη ζηελ εηαηξία EC POWER κε έδξα ηε Γαλία θαη δηαζέηεη έλαλ ηεηξαθχιηλδξν θηλεηήξα ηεο TOYOTA κε θαηαλάισζε πνπ θπκαίλεηαη ζηα kw H παξαγφκελε ζεξκηθή ηνπ ηζρχο είλαη ζηα kwth θαη ε ειεθηξηθή ζηα 6-15 kwel Ο ζπλνιηθφο βαζκφο απφδνζεο είλαη ζηα 92%. To δηάζηεκα ζπληήξεζήο ηνπ είλαη ψξεο ιεηηνπξγίαο θαη ε δηάξθεηα δσήο θηάλεη ηηο ψξεο. Σν παξαγφκελν ξεχκα είλαη ηξηθαζηθφ ηάζεσο 400V θαη ζπρλφηεηαο 50 Hz. Σν βάξνο ηνπ θηάλεη ηα 700kg θαη ε ηηκή ηνπ ζηελ Διιάδα ζχκθσλα κε ηνλ επίζεκν αληηπξφζσπν αγγίδεη ηα Δ Green one θαη Green two Σα δχν απηά κνληέια αλήθνπλ ζηελ γεξκαληθή εηαηξία Green Energy Solutions To πξψην ρξεζηκνπνηεί σο θαχζηκν πεηξέιαην ζέξκαλζεο ελψ ην δεχηεξν θπζηθφ αέξην ή πγξαέξην Πίλαθαο 4.5 Χαξαθηεξηζηηθά κνλάδαο 101

103 YD795 θαη YD095 Αλήθνπλ ζηε Γεξκαληθή Δηαηξία Na-Wa-Tec GmbH θαη πεξηιακβάλνπλ έλαλ ηξηθχιηλδξν θαη έλαλ ηεηξαθχιηλδξν θηλεηήξα diesel αληίζηνηρα. Υξεζηκνπνηνχλ σο θαχζηκν ην πεηξέιαην.. Ολνκαζία κνληέινπ YD075 YD095 Ζιεθηξηθή Ηζρχο 3-7.5kWe 3-9.5kWe Καχζηκν Πεηξέιαην Πεηξέιαην Θεξκηθή Ηζρχο 6-13,5kWth 6-17kWth Ζιεθηξηθφο Β.α 29,85% 30,4% Θεξκηθφο Β.α 53.73% 54.42% Βάξνο 350kg 400kg Σηκή 9334Δ 9549Δ Πίλαθαο 4.6 Χαξαθηεξηζηηθά κνλάδσλ Σρ 4.15 Δζσηεξηθό κνλάδσλ YD795 θαη YD

104 DAG 7500&DAH 7500 Tεο γεξκαληθήο εηαηξίαο H&V Energietechnik ην πξψην είλαη εθνδηαζκέλν κε έλαλ θηλεηήξα otto θαη θαηαλαιψλεη θπζηθφ αέξην ή πγξαέξην ελψ ην δεχηεξν έλα θηλεηήξα diesel κε θαχζηκν ην πεηξέιαην. Ολνκαζία κνληέινπ DAG 7500 DAH 7500 Ζιεθηξηθή Ηζρχο 7.36kWe 7,5 kwe Κηλεηήξαο Otto Diesel Καχζηκν Φπζηθφ Αέξην Πεηξέιαην Θεξκηθή Ηζρχο 18,1kWth 14,68 kwth Ζιεθηξηθφο Β.α 25,32% 28,4% Θεξκηθφο Β.α 62,57% 62,6% Δθπνκπέο θαπζαεξίσλ ΝΟx/CO:190/163(mg/m 3 ) 420/0,07 Βάξνο 530kg 590 Θφξπβνο 53db 57 Γηαζηάζεηο (0,80 x 1,05 x 1,85)m (0,80 x 1,05 x 1,85) Σηκή 24500E 24500E Πίλαθαο 4.7 Χαξαθηεξηζηηθά κνλάδσλ Σρ 4.16 κνλάδα DAH

105 4.4.3 πζηήκαηα Αηκνκεραλώλ DaRo 25G Αλήθεη ζηελ εηαηξία GfE mbh Ονομαςία μοντζλου DaRo 25G Θλεκτρικι Ιςχφσ 0,3-4kWe Θλεκτρικόσ Β.α 16% Θερμικόσ Β.α 80% Βάροσ 280kg Καφςιμο Φυςικό αζριο ι υγραζριο Θερμικι Ιςχφσ kWth Πίλαθαο 4.8 ραξαθηεξηζηηθά DaRo 25G Ζ εξγνζηαζηαθή ηηκή ηεο κνλάδαο είλαη ζηα Αλήθεη ζηελ εηαηξία lion energy Lion Powerblock Ονομαςία μοντζλου Lion Powerblock Θλεκτρικι Ιςχφσ 0,3-2kWe Θλεκτρικι ζξοδοσ 230 V και 50Hz Καφςιμο Φυςικό αζριο ι υγραζριο Θερμικι Ιςχφσ kWth Βακμόσ απόδοςθσ 98.4 Βάροσ 195kg Πίλαθαο 4.9 Χαξαθηεξηζηηθά κνλάδαο Ζ εξγνζηαζηαθή ηηκή ηεο κνλάδαο είλαη ζηα

106 4.4.4 πζηήκαηα Μηθξνηνπξκπηλώλ Σεο Micro Turbine Technology bv EnerTwin Ολνκαζία κνληέινπ Υαξαθηεξηζηηθά EnerTwin Ζιεθηξηθή Ηζρχο 1,0-3,0kWe Σερλνινγία Μηθξνηνπξκπίλα Καχζηκν Φπζηθφ Αέξην Θεξκηθή Ηζρχο 5-14,4kWth Ζιεθηξηθφο Β.α 10-15% Θεξκηθφο Β.α 60-72% Δθπνκπέο θαπζαεξίσλ ΝΟx/CO:75/65(mg/m 3 ) Βάξνο 225kg Θφξπβνο 55db Γηαζηάζεηο (0,61 x 0,97 x 1,12)m Πίλαθαο 4.10 Χαξαθηεξηζηηθά κνλάδαο EnerTwin 105

107 4.4.5 πζηήκαηα Κπςειώλ θαπζίκνπ BlueGEN Σεο εηαηξίαο Ceramic Fuel Cells GmbH.Υξεζηκνπνηεί θπζηθφ αέξην πνπ κε θαηάιιειε δηεξγαζία κεηαηξέπεη ζε θαζαξφ πδξνγφλν. Ολνκαζία κνληέινπ BlueGEN Ζιεθηξηθή Ηζρχο 0,5-1,5kWe Σερλνινγία Κπςέιε θαπζίκνπ Θεξκηθή Ηζρχζ 0,3-0,61Wth Ζιεθηξηθφο Β.α 60% Θεξκηθφο Β.α 25% Δθπνκπέο θαπζαεξίσλ ΝΟx/CO:11/26(mg/m 3 ) Βάξνο 200kg Θφξπβνο 47db Γηαζηάζεηο (0,60 x 1,01 x 0,66)m Σηκή 17000E Πίλαθαο 4.11 Χαξαθηεξηζηηθά κνλάδαο BlueGEN 106

108 5. ΓΗΑΣΑΗΟΛΟΓΖΖ-ΔΠΗΛΟΓΖ ΤΣΖΜΑΣΧΝ ΚΑΗ ΟΗΚΟΝΟΜΗΚΖ ΤΓΚΡΗΖ 5.1 ΓΗΑΣΑΗΟΛΟΓΖΖ-ΔΠΗΛΟΓΖ ΓΔΧΘΔΡΜΗΚΧΝ ΤΣΖΜΑΣΧΝ 5.1.1Δπηινγε Γεσζεξκηθήο Αληιίαο Όπσο ππνινγίζηεθε, νη ζπλνιηθέο απψιεηεο ηνπ θηεξίνπ ζηε πεξηνρή ηεο Θεζζαινλίθεο είλαη P Θtot =15041W θαη ε ηζρχο ηεο αληιίαο ζεξκφηεηαο ζα είλαη πξέπεη λα είλαη ηνπιάρηζηνλ P=15,793kW Αληίζηνηρα ππνινγίζηεθε φηη ε ςπθηηθή ηζρχο ζα πξέπεη λα είλαη P Φ =15007W. Σν πξψην βήκα γηα ηελ δηαζηαζηνιφγεζε ηνπ γεσζεξκηθνχ ζπζηήκαηνο είλαη ε επηινγή Γεσζεξκηθήο αληιίαο. Δπηιέγεηαη ε αληιία βάζε ηεο νλνκαζηηθήο ηζρχνο απφ ηα ζεξκηθά θαη ςπθηηθά θνξηία πνπ ππνινγίζηεθαλ παξαπάλσ ε νπνία ζα είλαη ίδηα θαη γηα ηα 2 ζπζηήκαηα (Οξηδφληην, Καηαθφξπθν). Έηζη επηιέρζεθε Γεσζεξκηθή αληιία Clivet Ground WSHN-EE 61 εζσηεξηθήο ηνπνζέηεζεο κε ηζρχ ζέξκαλζεο 19,1 kw θαη ςχμεο 16.1 kw. Γηαζηάζεηο Μνληέιν EE61 Ύςνο (mm) 858 Πιάηνο (mm) 604 Μήθνο (mm) 573 Βάξνο (kg) 115 Έλα άιιν ζεκαληηθφ ραξαθηεξηζηηθφ βάζεη ηνπ νπνίνπ θαζνξίδεηαη θαη ε νλνκαζηηθή ηζρχο ησλ αληιηψλ είλαη νη ζεξκνθξαζίεο εηζφδνπ εμφδνπ. ην παξαθάησ ζρήκα παξνπζηάδνληαη νη ζεξκνθξαζίεο εηζφδνπ εμφδνπ απφ ηνλ ζπκππθλσηή θαη απφ ην έδαθνο (γεσελαιιάθηε). Γηα βέιηηζηε απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο θαη νηθνλνκία επηιέγνληαη νη ζεξκνθξαζίεο : Σin( o C) Tout( o C) πκππθλσηήο Έδαθνο

109 Καη αληίζηνηρα γηα ηελ ιεηηνπξγία ςχμεο (αληηζηξακκέλε ιεηηνπξγία) Σin( o C) Tout( o C) Δμαηκηζηήο 12 7 Έδαθνο χκθσλα κε ηηο παξαπάλσ πξνδηαγξαθέο παξνπζηάδεηαη αλαιπηηθφο πίλαθαο ησλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηεο αληιίαο 108

110 ηε κνλάδα πεξηιακβάλνληαη νη πιαθνεηδείο ελαιιάθηεο, ν θπθινθνξεηήο θαη ην δνρείν δηαζηνιήο ηεο ζέξκαλζεο. Δπίζεο δηαζέηεη ελζσκαησκέλε αληιία λεξνχ, βαιβίδα δηαθνξηθήο πίεζεο θαη δνρείν αδξαλείαο Γηαζηαζηνιόγεζε νξηδόληηνπ γεσζεξκηθνύ ελαιιάθηε θιεηζηνύ θπθιώκαηνο. ε πεξηπηψζεηο πνπ ππάξρεη κεγάινο δηαζέζηκνο πεξηβάιινληαο ρψξνο, ηφηε κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί ε δηάηαμε ηνπ νξηδφληηνπ γεσελαιιάθηε. Οη ζσιήλεο πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζπλήζσο είλαη απφ πνιπαηζπιέλην ηξίηεο γεληάο. Γηα λα απισζνχλ νη ζσιήλεο ή θαηαζθεπάδεηαη κηα ηάθξνο ή ζθάβνληαη μερσξηζηά απιάθηα γηα ηηο ζσιελψζεηο θαη αθνχ ηνπνζεηεζνχλ, ζχκθσλα κε θάπνηα απφ ηηο δηαηάμεηο πνπ αλαθέξζεθαλ, θαιχπηνληαη μαλά κε ρψκα. Ζ 109

111 επηθάλεηα πάλσ απφ ηνλ γεσελαιιάθηε κπνξεί ζηε ζπλέρεηα λα ρξεζηκνπνηεζεί. Γεληθά, ε δηάηαμε ηνπ νξηδφληηνπ γεσελαιιάθηε είλαη αξθεηά νηθνλνκηθφηεξε απφ απηή ηνπ θάζεηνπ γεσελαιιάθηε αιιά απαηηεί κεγάιε δηαζέζηκε έθηαζε γηα ηελ εθαξκνγή ηεο. Έηζη αθνχ επηιέρζεθε ε αληιία απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο κπνξνχλ λα ππνινγηζηνχλ: i) Ζ νλνκαζηηθή δηάκεηξνο ζσιήλσζεο ελαιιάθηε. ii) Σν κήθνο ηνπ ελαιιάθηε i) Τπνινγηζκόο Γηακέηξνπ θαη επηινγή ζσιελώζεσλ ελαιιάθηε ε έλαλ γεσελαιιάθηε ην ρεηκψλα ε ηζρχο πνπ απνξξνθάηαη είλαη: Q=m*c p *ΓΘ Όπνπ c p = 4.2 kj/kg* C Γηάκεηξνο σιελψζεσλ Απφ ηελ παξνρή κάδαο κπνξεί λα ππνινγηζηεί ε παξνρή φγθνπ: V=m/ξ Ζ ηαρχηεηα ξνήο δίλεηαη απφ ηνλ ηχπν u=4v/πdi ε νπνία δελ πξέπεη λα μεπεξλά ηα 1,5m/s Όπνπ Di ε εζσηεξηθή δηάκεηξνο ησλ ζσιήλσλ Απφ ηα ραξαθηεξηζηηθά ηεο αληιίαο ηφζν γηα ηελ ζέξκαλζε φζν θαη γηα ηελ ςχμε ε παξνρή δίλεηαη:0,95 l/s Άξα V=0,95/1000=0,00095m 3 /s Οπφηε γηα ηαρχηεηα ξνήο 1m/s Di= =0,035m Άξα επηιέγσ ζσιήλεο HYDROLIFE κε πνιπαηζπιέλην 3εο γεληάο ζε καχξν ρξψκα κε εμσηεξηθή δηάκεηξν 40 mm θαη πάρνο 3,7mm. 110

112 ii)τπνινγηζκόο Μήθνπο Δλαιιάθηε ελαιιάθηε Οη ζεξκηθέο αληηζηάζεηο αλά κήθνο ζσιήλα είλαη R conv =1/π*Di*h λεξνχ R ζσιελ =ln(do/di)/2πκ ζσιελ Rεδαθ=1/S*K εδαθ R νιηθφ =R conv +R εδαθ +R ζσιελ h λεξνπ. : πληειεζηήο ζπλαγσγήο λεξνχ. k ζσιελ : πληειεζηήο ζεξκηθήο αγσγηκφηεηαο ηνπ ζσιήλα. k εδαθ : πληειεζηήο ζεξκηθήο αγσγηκφηεηαο εδάθνπο. Καη S= ( ) d:βάζνο ζσιελψζεσλ Σν κήθνο ηνπ ελαιιάθηε δίλεηαη απφ ηνλ ηχπν: L=(m w *c w *R νιηθν )*ln(ζ win /ζ wout ) κε ζ win :ζεξκνθξαζία εηζφδνπ λεξνχ ζηνλ ελαιιάθηε. ζ wout :ζεξκνθξαζία εμφδνπ λεξνχ απφ ηνλ ελαιιάθηε Έηζη ππνινγίζηεθαλ R conv =0,016mK/W R ζσιελ =0,02mK/W Rεδαθ=1/1,26*2=0,4mK/W θαη R νιηθφ =R conv +R εδαθ +R ζσιελ =0,436mK/W 111