4.0 Φύμε κέζσ εμαέξσζεο Όηαλ αέξαο κε θνξεζκέλνο ζε πδξαηκνύο έξρεηαη ζε επαθή κε λεξό, πξαγκαηνπνηείηαη δηαξθώο εμαέξσζε. Ο βαζκόο θνξεζκνύ πνηθίιιεη αλάινγα κε ηε ζεξκνθξαζία θαη ηελ πίεζε ηνπ αέξα. Σν λεξό θαηά ηε δηαδηθαζία εμαέξσζήο ηνπ θαηαλαιώλεη κεγάιεο πνζόηεηεο ζεξκόηεηαο. Η ζεξκόηεηα απηή νλνκάδεηαη ιαλζάλνπζα ζεξκόηεηα εμαέξσζεο θαη απνζπάηαη από ηνλ αέξα, πξνθαιώληαο ςύμε. Η απνηειεζκαηηθόηεηα ηεο εμαέξσζεο λεξνύ σο κεζόδνπ ςύμεο εμαξηάηαη από ηε ζρεηηθή πγξαζία ηνπ αέξα θαη είλαη κεγαιύηεξε όζν μεξόηεξνο είλαη απηόο, έρεη δειαδή ηελ ηθαλόηεηα λα δεζκεύεη πεξηζζόηεξνπο πδξαηκνύο. Σν πνζνζηό ηεο εμαέξσζεο απμάλεηαη παξάιιεια κε θίλεζε ηνπ αέξα. Έλαο άιινο ζεκαληηθόο παξάγσλ θαηά ηελ εμαέξσζε είλαη ην κέγεζνο ηεο επηθάλεηαο ηνπ λεξνύ πνπ εθηίζεηαη ζηνλ θηλνύκελν αέξα. ηληξηβάληα, ςεθαζηήξεο θαη θαηαξξάθηεο απμάλνπλ ην βαζκό εμαέξσζεο. Η αλαγθαία ζεξκόηεηα εμαέξσζεο εμαξηάηαη από ηε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ. 4.1 Άκεζα παζεηηθά ζπζηήκαηα εμαέξσζεο Σα παζεηηθά ζπζηήκαηα εμαέξσζεο δηαθξίλνληαη ζε ζπζηήκαηα άκεζεο ςύμεο κε εμαέξσζε, όπνπ ν αέξαο ςύρεηαη έμσ από ην θηίξην θαη ζηε ζπλέρεηα εηζάγεηαη ζην εζσηεξηθό ηνπ θαη ζπζηήκαηα έκκεζεο ςύμεο κε εμαέξσζε, όπνπ ςύρεηαη κε εμαέξσζε έλα θηηξηαθό ζηνηρείν, όπσο ην δώκα ή ν ηνίρνο 4.1.1 Σπζηήκαηα άκεζεο ςύμεο κε εμαέξσζε γηα θαηνηθίεο Σα άκεζα παζεηηθά ζπζηήκαηα ςύμεο κε εμαέξσζε ρξεζηκνπνηνύλ δεμακελέο, απιάθηα λεξνύ, πηζίλεο θαη δηάθνξεο άιιεο δηαηάμεηο κε λεξό άκεζα ηνπνζεηεκέλεο έμσ από αλνίγκαηα ηνπ θηηξίνπ ή ζε απιέο, πξνθεηκέλνπ λα ςύμνπλ ηνλ αέξα πξηλ ηελ είζνδό ηνπ ζην θηίξην. Οη ίδηεο νη δηαηάμεηο, θαηάιιεια ηνπνζεηεκέλεο είλαη ζε ζέζε λα δεκηνπξγήζνπλ ξεύκαηα αέξα. Παξόκνηα απνηειέζκαηα επηηπγράλνληαη κε αλάινγα κέηξα ζε δώκαηα, όπσο δεμακελέο ή θπηά. Όηαλ σζηόζν εθαξκόδνληαη κέηξα παζεηηθήο ςύμεο κε εμαέξσζε ζε εζσηεξηθνύο ρώξνπο, απαηηείηαη επαξθήο αεξηζκόο, επεηδή απμάλεηαη δηαξθώο ε πγξαζία ηνπ ρώξνπ. Σα ζπζηήκαηα απηά είραλ ήδε εθαξκνζηεί πξηλ από ρηιηάδεο ρξόληα. ηελ αξραία Πεξζία, πύξγνη νδεγνύλ ηνλ αέξα κέζα από έλα ζύζηεκα από πνξώδε πηζάξηα πνπ ζηάδνπλ ζπλερώο λεξό, ηνλ ςύρνπλ θαη ηνλ θαηεπζύλνπλ ζην εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ (ρήκαηα 4.1 θαη 4.2). ηελ Ιλδία ζηελ αξραία πόιε Fatepur Sakri, πνξώδε πξνπεηάζκαηα από ακκόιηζν, κε εληππσζηαθό αλάγιπθν, βξέρνληαλ κε λεξό πξνθεηκέλνπ λα ςύμνπλ ηνλ αέξα πξηλ απηόο εηζέιζεη ζηα θηίξηα (θσηνγξαθίεο 1 θαη 2). ε θηελνηξνθηθέο εγθαηαζηάζεηο αιιά θαη ζε θαηνηθίεο ζε μεξά, ζεξκά θιίκαηα εθαξκόδεηαη έσο ζήκεξα κηα απιή κέζνδνο ςύμεο κε εμαέξσζε: Ο αέξαο πεξλά κέζα από έλα κέζν πνπ έρεη ππνζηεί ύγξαλζε θαη ςύρεηαη (ρήκα 4.3). Σν κέζν απηό είλαη ζπλήζσο έλα απιό θνκκάηη από ύθαζκα. Η κέζνδνο απηή πξνβιέπεη έλα ζύζηεκα παξνρήο λεξνύ κε αληιία. Σν ύθαζκα βξέρεηαη ζηελ επάλσ πιεπξά θαη ην λεξό ζπιιέγεηαη ζηελ πνδηά ηνπ αλνίγκαηνο θαη επαλαθπθινθνξεί κέζσ ηεο αληιίαο. Σν ύθαζκα πξέπεη λα έρεη αξαηή ύθαλζε, ώζηε λα επηηξέπεη ηελ είζνδν ηνπ αέξα ζην εζσηεξηθό. Έλα πξόζζεην θέξδνο είλαη ην θηιηξάξηζκα ηνπ αέξα από ζθόλε πνπ κεηαθέξεηαη κε ηνλ αέξα. ε θηίξηα θαηνηθίαο πνιιέο θνξέο ην πγξό κέζνλ δελ ηνπνζεηείηαη άκεζα κέζα ζην άλνηγκα αιιά έμσ, ζηεξεσκέλν ζε έλα πιαίζην. Έηζη απνθαζίζηαηαη κεξηθά ε νξαηόηεηα θαη ν θσηηζκόο ζην εζσηεξηθό.
Σρήκα 4.1: Κεξακηθό πηζάξη εκπξόο από άλνηγκα Σρήκα 4.2: Κεξακηθό πηζάξη θάησ από ην άλνηγκα πύξγνπ, από όπνπ ζηάδεη λεξό. Ο αέξαο ςύρεηαη κε εμαέξσζε, πεξλά από κηα ζράξα κε θάξβνπλα, μεξαίλεηαη, πεξλά από κηα δεμακελή λεξνύ θαη ςύρεηαη πεξηζζόηεξν. Σρήκα 4.3: ρεκαηηθή απεηθόληζε παζεηηθνύ ζπζηήκαηνο ςύμεο κε εμαέξσζε γηα θηελνηξνθηθέο εγθαηαζηάζεηο Σν ύθαζκα κπνξεί λα αθαηξεζεί από ην πιαίζην, όηαλ ε ςύμε δελ είλαη αλαγθαία θαη λα θαζαξηζηεί. Χζηόζν παξακέλεη ην πξόβιεκα ηεο αλαραίηηζεο ηνπ αέξα γηα ηνλ επαξθή αεξηζκό ησλ ρώξσλ θαζώο θαη ην πξόβιεκα ηνπ πεξηνξηζκνύ ηεο νξαηόηεηαο. Έλα πην ζύγρξνλν θαη απνηειεζκαηηθό κέζν εμαέξσζεο είλαη έλα άθακπην παλό πνπ ε δνκή ηνπ απνηειείηαη από απινύο κε ελαιιαζζόκελε θιίζε 45 θαη 15. Οη δίαπινη ησλ 45 κεηαθέξνπλ ην λεξό πνπ εηζέξρεηαη ζηελ πάλσ πιεπξά πξνο ηελ έμσ επηθάλεηα όπνπ ν αέξαο, εηζεξρόκελνο κέζσ ησλ απιώλ ησλ 15, ην σζεί πξνο ηα πίζσ, ώζηε λα δηαβξέρεηαη ην παλό εμ νινθιήξνπ. Σν παλό απηό έρεη πάρνο από 25 έσο 50 cm θαη απνηειείηαη από θπηηαξίλε κε ζύζηεκα δηάβξεμεο θαη ζπζηαηηθά ζηεξενπνίεζεο.
Όηαλ ππάξρεη πξναύιην ζηελ πξνζήλεκε πιεπξά ηνπ θηηξίνπ, ηόηε ηα πγξά παλό κπνξνύλ λα ηνπνζεηεζνύλ εκπξόο από ηελ πξόζνςε ηνπ θηηξίνπ. Μπνξνύλ επίζεο λα ηνπνζεηεζνύλ αλνίγκαηα ζηα παλό, ώζηε λα επηηξέπνπλ ηελ ειεύζεξε ζέα πξνο ηα έμσ. Πιεπξηθά θαη επάλσ ηα παλό πξέπεη λα είλαη θιεηζηά ώζηε ν άλεκνο λα θαηεπζύλεηαη πξνο ην εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ (ρήκα 4.4). Μηα ειθπζηηθή ελαιιαθηηθή ιύζε είλαη ηα θπηεκέλα κε αλαξξηρεηηθά θπηά πεηάζκαηα, ηα νπνία δηαηίζεληαη θαη ζην εκπόξην (ρήκα 4.5). Σρήκα 4.4 ηνηρεία εμαέξσζεο ηνπνζεηεκέλα ζε πξναύιην Σρήκα 4.5 ηνηρείν πξάζηλνπ πεηάζκαηνο γηα πξναύιηα 4.2 Έκκεζα παζεηηθά ζπζηήκαηα εμαέξσζεο 4.2.1 Δεμακελέο λεξνύ ζην δώκα ηα έκκεζα παζεηηθά ζπζηήκαηα ςύμεο κε εμαέξσζε, έλα θηηξηαθό ζηνηρείν ςύρεηαη. Δθόζνλ δε δηαζέηεη αξθεηή ζεξκνρσξεηηθόηεηα, ιεηηνπξγεί παξάιιεια σο απνζήθε ζεξκόηεηαο, απνξξνθώληαο ηε ζεξκόηεηα πνπ είηε δηεηζδύεη κέζσ ηνπ θειύθνπο είηε πξνέξρεηαη από ην
εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ. Η απινύζηεξε κνξθή ελόο ηέηνηνπ ζπζηήκαηνο είλαη κηα ζθηαδόκελε δεμακελή λεξνύ πάλσ ζε έλα κε ζεξκνκνλσκέλν δώκα. Δθόζνλ ε δεμακελή ζθηάδεηαη, ειαρηζηνπνηείηαη ε ζέξκαλζε ηνπ λεξνύ από ειηαθή αθηηλνβνιία αιιά παξάιιεια θαη ε ςύμε από ηελ αθηηλνβνιία ζεξκόηεηαο από ην λεξό πξνο ηα έμσ ηηο λπθηεξηλέο ώξεο. Απνκέλεη ινηπόλ σο κνλαδηθόο κεραληζκόο ςύμεο ε εμαέξσζε. Σν λεξό ζεκεηώλεη θάπνηα ζεξκηθά θέξδε από ην πεξηβάιινλ κε κεηαθνξά ζεξκόηεηαο κέζσ ηνπ αέξα θαη κε ζεξκόηεηα από ην εζσηεξηθό κέζσ αγσγήο. Χζηόζν ε ξνή ζεξκόηεηαο από ην εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ, αλεβάδνληαο ηε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ επηηαρύλεη ηελ εμαέξσζή ηνπ. Δλ γέλεη ε ζεξκνθξαζία ηεο νξνθήο είλαη ειαθξά πςειόηεξε από ηε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ. Η νξνθή ιεηηνπξγεί σο ςπθηηθή επηθάλεηα γηα ηνλ ρώξν θάησ από απηή κέζσ αθηηλνβνιίαο θαη θπζηθήο θίλεζεο ηνπ αέξα. Πξνθεηκέλνπ λα θξαηεζεί ε ζεξκνθξαζία ηνπ εζσηεξηθνύ ρώξνπ ζηα επίπεδα ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ λεξνύ δελ πξέπεη λα παξεκβάιιεηαη ζεξκνκόλσζε κεηαμύ ηνπ λεξνύ θαη ηεο πιάθαο ηνπ δώκαηνο. Απηό ζπλεπάγεηαη πεξηνξηζκνύο σο πξνο ηελ εθαξκνζηκόηεηα ηνπ ζπζηήκαηνο, ηδηαίηεξα ζε πεξηνρέο κε ςπρξνύο ρεηκώλεο, όπνπ ρξεηάδεηαη επηπιένλ ζεξκνκόλσζε. Δπίζεο ζπλεπάγεηαη πεξηνξηζκνύο ζηε δηακόξθσζε ηεο νξνθήο, όπσο ζηελ πεξίπησζε πνπ ε ηειεπηαία πξέπεη λα πξνζθέξεη ερνπξνζηαζία ή λα δηακνξθώλεη ηελ αθνπζηηθή ηνπ ρώξνπ. Δπίζεο πξέπεη λα πξνβιέπεηαη ζύζηεκα αλαθύθισζεο ηνπ λεξνύ ζε πεξηνρέο πνπ δελ δηαζέηνπλ επαξθείο πδάηηλνπο πόξνπο. Μηα άιιε παξάκεηξνο είλαη ε ζηαηηθή επάξθεηα ηεο πιάθαο θαη ηνπ θηηξίνπ ώζηε λα ππνζηεξίδνπλ ην βάξνο ηνπ λεξνύ, πεξίπνπ 200 400 kg/m 2 αλάινγα κε ην ζύζηεκα. Αμίδεη σζηόζν λα ζεκεησζεί όηη εθόζνλ ππάξρεη επαξθήο πγξνκόλσζε, ην λεξό θαη ην ζεξκνκνλσηηθό ζηξώκα πξνζηαηεύνπλ ηελ πιάθα από ηνλ ήιην θαη ηα αθξαία θαηξηθά θαηλόκελα. Δπίζεο πξέπεη λα ιεθζεί ππόςε ε πηζαλόηεηα αλάπηπμεο πδξόβησλ νξγαληζκώλ ζηε δεμακελή. Γεδνκέλνπ όηη ε ζεξκνθξαζία ηνπ λεξνύ είλαη πνιύ ρακειόηεξε ζε ζθηαζκέλεο δεμακελέο από όηη ζε εθηεζεηκέλεο, ε αλάγθε γηα ζεξκνκόλσζε ζε πεξηνρέο κε ςπρξνύο ρεηκώλεο καο νδεγεί ζηελ επηινγή ζπλδπαζκέλεο ζθίαζεο θαη ζεξκνκόλσζεο. Οη δπλαηόηεηεο είλαη νη παξαθάησ: Α ηαζεξή ζεξκνκόλσζε κε δηάθελν πάλσ από ηε δεμακελή Β Θεξκνκόλσζε ηνπνζεηεκέλε κέζα ζην λεξό, πάλσ ζε ραιηθόζηξσζε ηελ πεξίπησζε ηεο ζηαζεξήο ζεξκνκόλσζεο, ηνπνζεηείηαη δεύηεξε, ειαθξά, ζεξκνκνλσκέλε ζηέγε πάλσ από ηε δεμακελή λεξνύ. Μεηαμύ ηνπ λεξνύ θαη ηεο δεύηεξεο ζηέγεο παξεκβάιιεηαη δηάθελν, ώζηε λα θπθινθνξεί αέξαο πάλσ από ην λεξό θαη λα εληζρύεηαη ε εμαέξσζε. Πεξηκεηξηθά πξνβιέπνληαη αλνίγκαηα γηα ηελ είζνδν θαη ηελ έμνδν ηνπ αέξα. Σα αλνίγκαηα απηά παξακέλνπλ αλνηθηά όιν ην θαινθαίξη θαη θιείλνπλ ην ρεηκώλα. Σόηε αδεηάδεη ε δεμακελή θαη ε νξνθή κεηαηξέπεηαη ζε ηππηθό δώκα κε δηάθελν θαη ζεξκνκόλσζε (ρήκαηα 4.5 α θαη β). α β Σρήκα 4.5 α θαη β: Λεηηνπξγία αεξηδόκελεο δεμακελήο α) ην θαινθαίξη θαη β) ην ρεηκώλα
ηελ πεξίπησζε ηνπνζέηεζεο ηεο ζεξκνκόλσζεο κεηαμύ δύν ζηξώζεσλ από ραιίθη, ην ζύζηεκα πξνβιέπεη πνιύ θαιή πγξνκόλσζε πάλσ από ηελ πιάθα ζθπξνδέκαηνο, κηα ραιηθόζηξσζε ιεπηή, θαιά ηζνπεδσκέλε, αλζπγξέο ζεξκνκνλσηηθέο πιάθεο ηνπνζεηεκέλεο κε αξκό πεξίπνπ 1 cm κεηαμύ ηνπο θαη κηα ζηξώζε ραιηθηνύ πάρνπο 12 cm πάλσ από ηε ζεξκνκόλσζε. Σν ρεηκώλα ην δώκα απνζηξαγγίδεηαη. Σν λεξό αλέξρεηαη ζηα 3 cm πάλσ από ην ζεξκνκνλσηηθό ζηξώκα (ρήκαηα 4.6 α θαη β). α β Σρήκα 4.6 α θαη β: Λεηηνπξγία αεξηδόκελεο δεμακελήο ην θαινθαίξη α) ηελ εκέξα θαη β) ηε λύρηα Μηα άιιε ιύζε ζεξκνκόλσζεο δώκαηνο κε δεμακελή λεξνύ είλαη ε πισηή ζεξκνκόλσζε, ε νπνία πξνϋπνζέηεη ςεθαζκό ηνπ ζεξκνκνλσηηθνύ ζηξώκαηνο θαη αλαθύθισζε ηνπ λεξνύ κέζσ αληιίαο. Η ιύζε απηή πεξηγξάθεηαη ζην θεθάιαην Τβξηδηθά ζπζηήκαηα έκκεζεο ςύμεο κε εμαέξσζε). 4.3 Υβξηδηθά ζπζηήκαηα ςύμεο κε εμαέξσζε 4.3.1 Σπζηήκαηα ςύμεο εμαέξσζεο κε ςεθαζκό λεξνύ Σν ζύζηεκα απηό είλαη θαηάιιειν γηα κνλώξνθα θηίξηα κε κε βαηό δώκα. Μία κεκβξάλε ζηεγαλνπνηεί ηελ ηειηθή επίζηξσζε ηνπ δώκαηνο θαη ζηε ζπλέρεηα ην δώκα γεκίδεη κε λεξό ζε ύςνο 10 cm πεξίπνπ. Δπάλσ ζηελ επηθάλεηα ηνπ λεξνύ ηνπνζεηείηαη «πισηό» ζηξώκα ζεξκνκνλσηηθώλ παλό εμειαζκέλεο πνιπζηεξίλεο, πάρνπο 10 cm. Σα παλό επελδύνληαη κε ιεπθή ππξίκαρε επίζηξσζε πνπ αλαθιά ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία. Σν ζύζηεκα απηό πξνζηαηεύεη ην δώκα από ζεξκηθή αθηηλνβνιία, κεγάιεο δηαθπκάλζεηο ζεξκνθξαζίαο θαη κεραληθέο βιάβεο. Σν ζύζηεκα θπθινθνξίαο ηνπ λεξνύ απνηειείηαη από κία αληιία, θίιηξν, βαιβίδεο ειέγρνπ, ζσιελώζεηο θαη θεθαιέο ςεθαζκνύ. Σηο λπθηεξηλέο ώξεο ςεθάδεηαη λεξό επάλσ ζηα ζεξκνκνλσηηθά παλό. Η ζεξκόηεηα πνπ έρεη απνξξνθεζεί απνδίδεηαη πίζσ ζηελ αηκόζθαηξα.. Σελ εκέξα ε πδάηηλε κάδα ιεηηνπξγεί σο δεμακελή ζεξκόηεηαο, ε νπνία απνξξνθά ην ζεξκηθό θνξηίν ηνπ θηηξίνπ. Βαζηθέο πξνϋπνζέζεηο γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη: Ο ζεξκηθόο δηαρσξηζκόο ηεο πδάηηλεο κάδαο από ην θηίξην θαη Η θεξεγγπόηεηα ηνπ ζπζηήκαηνο δηαλνκήο λεξνύ κε ηξόπν ώζηε ην λεξό λα ςεθάδεηαη απηόκαηα πάλσ από ηα παλό κε παξάιιειν θηιηξάξηζκα θαη έιεγρν ηεο ζηάζκεο ηνπ πδάηηλνπ ζηξώκαηνο. Μηα πην ζύγρξνλε εθαξκνγή είλαη ην ζύζηεκα WhiteCap όπνπ ςεθάδεηαη κελ ην λεξό ηε λύρηα αιιά ζπιιέγεηαη παξάιιεια ην ςπγκέλν λεξό ζε πδξνξξνέο θαη απνζεθεύεηαη ζε δεμακελή ζην έδαθνο ή ππόγεηα. Σν λεξό απηό δηαλέκεηαη ζηε ζπλέρεηα γηα ςύμε ηνπ θηηξίνπ. Σέηνηα ζπζηήκαηα ιεηηνπξγνύλ θαη ρσξίο απνζήθεπζε λεξνύ ζην δώκα (ρήκα 4.7).
Σρήκα 4.7: ρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε ιεηηνπξγίαο ηνπ ηππηθνύ ζπζηήκαηνο WhiteCap Σν ζύζηεκα WhiteCap εθαξκόδεηαη ζε δηάθνξεο παξαιιαγέο (ρήκαηα 4.8, 4.9 θαη 4.10), νη νπνίεο δηαθνξνπνηνύληαη κεηαμύ ηνπο σο πξνο ην ζύζηεκα ζπιινγήο θαη αλαθύθισζεο ηνπ λεξνύ. Σν δήηεκα ηεο αλαθύθισζεο ηνπ λεξνύ έρεη ηδηαίηεξε ζεκαζία ζε άλπδξεο πεξηνρέο, όπνπ νη πδάηηλνη πόξνη δελ επαξθνύλ θαηά ηελ πεξίνδν αηρκήο, νπόηε θαη ρξεηάδεηαη ε ςύμε ηνπ θηηξίνπ. Σρήκα 4.8 Η ηππηθή εθδνρή ηνπ ζπζηήκαηνο WhiteCap Σρήκα 4.9: ην ζύζηεκα WhiteCapT ην δώκα έρεη θιίζε. Σν ςεθαδόκελν λεξό θαηαιήγεη ζε πδξνξξνή ε νπνία ην δηνρεηεύεη ζε δεμακελή. Σελ εκέξα, όηαλ ην θηίξην ρξεηάδεηαη ςύμε, ην λεξό δηαλέκεηαη κε αληιία ζηηο ζπείξεο ελόο ζπζηήκαηνο εμαλαγθαζκέλεο ξνήο αέξα. Σν ζπζηήκαηνο ελδείθλπηαη γαη πθηζηάκελα θηίξηα όπνπ ην δώκα δελ είλαη ηειείσο επίπεδν. Μεηνλέθηεκα είλαη ε απμεκέλε δαπάλε ζε λεξό θαη ειεθηξηθή ελέξγεηα γηα ην ζύζηεκα θιηκαηηζκνύ.
Σρήκα 4.10: Σν ζύζηεκα WhiteCapF ζπιιέγεη ην ςεθαδόκελν λεξό θαη ην δηαλέκεη ζε ζπείξεο κέζα ζην δάπεδν, ην νπνίν ιεηηνπξγεί σο δεμακελή ζεξκόηεηαο. Σν ζύζηεκα απηό θαζηζηά πεξηηηή ηε ζπιινγή ηνπ λεξνύ. Η ςύμε επηηπγράλεηαη ελ κέξεη κε αληαιιαγή ζεξκόηεηαο κέζσ αθηηλνβνιίαο θαη κεηαθνξάο αέξα κεηαμύ ηνπ δαπέδνπ θαη ηνπ εζσηεξηθνύ ρώξνπ. 4.3.2 Ψπθηηθνί πύξγνη Οη ςπθηηθνί πύξγνη ρξεζηκνπνηνύληαη ζήκεξα θαηά θύξην ιόγν ζε βηνκεραληθέο εγθαηαζηάζεηο θαη απνηεινύλ έλα ζρεηηθά νηθνλνκηθό θαη αμηόπηζην ηξόπν κεηαθνξάο ελέξγεηαο. Η ιεηηνπξγία ηνπο ζπλίζηαηαη ζηελ αληηζηξνθή θαηά θάπνηνλ ηξόπν ηνπ θαηλόκελνπ ηεο θακίλνπ. Ο αέξαο ηνπ πεξηβάιινληνο ςύρεηαη κε εμαέξσζε θαη ζηε ζπλέρεηα θαηαβαίλεη, ιόγσ κεγαιύηεξεο ππθλόηεηαο, κέζα ζην θηίξην. Η κεηαθνξά λεξνύ ζηνλ όγθν ηνπ αέξα απαηηεί κεγάιεο πδάηηλεο επηθάλεηεο. Απηέο νη επηθάλεηεο δεκηνπξγνύληαη είηε κε ςεθαζκό είηε κε πιηθά πνπ δηαζέηνπλ κεγάιεο πγξνζθνπηθέο επηθάλεηεο. Δληάζζνληαη ζε δύν θύξηεο θαηεγνξίεο: θπζηθήο ξνήο αέξα θαη εμαλαγθαζκέλεο ξνήο αέξα. Οη θαηαζθεπέο θπζηθήο ξνήο ρξεζηκνπνηνύλ θακηλάδεο κεγάινπ κεγέζνπο από ζθπξόδεκα, πξνθεηκέλνπ λα εηζάγνπλ αέξα. Οη πύξγνη απηνί, ιόγσ ηνπ εμαηξεηηθά κεγάινπ ηνπο ύςνπο απαηηνύλ ελ γέλεη κεγάιεο πνζόηεηεο λεξνύ. Οη πύξγνη εμαλαγθαζκέλεο ξνήο αέξα βξίζθνπλ επξύηεξε εθαξκνγή. Υξεζηκνπνηνύλ κεγάινπο αλεκηζηήξεο, νη νπνίνη πξνσζνύλ ηνλ αέξα ζηελ θπθινθνξία ηνπ λεξνύ. Όζνλ αθνξά θηίξηα θαηνηθίαο, εθαξκόζηεθε ην 1986 έλα παζεηηθό ζύζηεκα εμαέξσζεο από ηνπο Cunningham θαη Thompson ζηελ Αξηδόλα. Σν ζύζηεκα απνηειείηαη από έλαλ πύξγν δηαηνκήο 1.8 x 1.8 m θαη ύςνπο 7.6 m, ν νπνίνο έιθεη αέξα από έμσ, ηνλ ςύρεη θαη κέζσ ηεο βαξύηεηαο ηνλ νδεγεί πξνο ηα θάησ. Ο πύξγνο εθάπηεηαη ζε έλα θηίξην θαηνηθίαο κε ζηέγε, θαιά ζεξκνκνλσκέλν, εκβαδνύ πεξίπνπ 100 m 2. ην πςειόηεξν ζεκείν ηνπ πύξγνπ ηνπνζεηήζεθαλ ηέζζεξα παλό από θπηηαξίλε, ηα νπνία πγξαίλνληαη. Σα παλό είλαη πξνζαλαηνιηζκέλα πξνο ηα ηέζζεξηο θύξηεο θαηεπζύλζεηο. Έλα πεξηζηξεθόκελν πέηαζκα από αληηθνιιεηά θύιια ζηελ θνξπθή ηνπ πύξγνπ ζπιιακβάλεη ηνλ αέξα (αλεκνπαγίδα) θαη ηνλ θαηεπζύλεη πξνο ηα θάησ. Σν λεξό δηαλέκεηαη ζηελ θνξπθή ησλ παλό, ζπιιέγεηαη ζηε βάζε ηνπο ζε έλα απιάθη θαη αλαθπθιώλεηαη ε ξνή ηνπ κε ηε βνήζεηα κηαο αληιίαο. ηελ απέλαληη πιεπξά ηνπ θηηξίνπ θαηαζθεπάζηεθεο έλαο δεύηεξνο πύξγνο, σο ειηαθή θακηλάδα, πνπ δηνρεηεύεη ζεξκό αέξα πξνο ηελ θνξπθή δεκηνπξγώληαο έηζη αύμεζε ηεο ξνήο ηνπ αέξα ρακειά. Ο αέξαο πνπ απαηηείηαη γηα ηελ παξαπάλσ ιεηηνπξγία δηνρεηεύεηαη από ηνλ θελό ρώξν θάησ από ηε ζηέγε, ν νπνίνο είλαη ελζσκαησκέλνο ζην όιν ζύζηεκα. Ο αέξαο από έμσ εηζέξρεηαη ζηνλ ςπθηηθό πύξγν, δηνρεηεύεηαη ζην ρώξν ηεο ζηέγεο θαη εμέξρεηαη από ηελ ειηαθή θακηλάδα (ρήκα 4.11). Η ειηαθή θακηλάδα ιεηηνπξγεί ζην ελ ιόγσ θηίξην επηθνπξηθά, σζηόζν, όπσο έδεημαλ ζρεηηθέο κεηξήζεηο (Givoni), δελ επεξεάδεη ζε κεγάιν βαζκό ηελ απνηειεζκαηηθόηεηα ηνπ ζπζηήκαηνο. Σα θαζνξηζηηθά κεγέζε είλαη ε δηαθνξά εζσηεξηθήο θαη εμσηεξηθήο ζεξκνθξαζίαο θαη ν
ζρεδηαζκόο ηνπ ςπθηηθνύ πύξγνπ θαη ζπγθεθξηκέλα ν ιόγνο δηαηνκήο πξνο ύςνο. Δλ γέλεη κε αύμεζε ηνπ ύςνπο απμάλεη αλάινγα ε ηαρύηεηα ηεο ξνήο ηνπ αέξα. Σα απνηειέζκαηα ησλ κεηξήζεσλ έδεημαλ ζεξκνθξαζία ηνπ αέξα ζην ζεκείν εμόδνπ ηνπ θαηά 16 C θαη ζην εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ θαηά 15 C ρακειόηεξεο ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ πεξηβάιινληνο. Σρήκα 4.11: Ο ςπθηηθόο πύξγνο ησλ Cunningham θαη Thompson Σν 1992 ζε εθειθνύκελε θαηαζθεπή ζηελ ΔΥΡΟ ηεο εβίιιεο εθαξκόζηεθε έλα ςπθηηθό ζύζηεκα, ην νπνίν έρεη δπλαηόηεηεο εθαξκνγήο θαη ζε επξύηεξν θάζκα θηηξίσλ. Ο ςεθαζκόο λεξνύ απνηειεί απνηειεζκαηηθή κέζνδν ςύμεο κε εμαέξσζε, θαζώο όζν κηθξόηεξεο είλαη νη ζηαγόλεο ηνπ λεξνύ ηόζν κεγαιύηεξε είλαη ε επηθάλεηα ηνπ κέζνπ εμαέξσζεο. ηαγνλίδηα λεξνύ πνπ θαηαηνλίδνληαη από ηελ θνξπθή κηαο ζηήιεο πνπ είλαη θνίιε εζσηεξηθά, παγηδεύνπλ θαηά ηελ πηώζε ηνπο κεγάιν όγθν αέξα. Σν λεξό ζπιιέγεηαη ζηε βάζε ηεο ζηήιεο ζε έλα απιάθη θαη επαλέξρεηαη ζηελ θνξπθή κέζσ αληιίαο. Σν λεξό κε ηελ θίλεζή ηνπ δεκηνπξγεί κε ηε βνήζεηα ηεο αδξάλεηαο κηα θάζεηε ξνή αέξα από ηελ θνξπθή πξνο ηε βάζε ηεο ζηήιεο. ην εζσηεξηθό ηεο ζηήιεο ε εμαέξσζε ησλ ζηαγνληδίσλ ςύρεη ην λεξό αιιά θαη ηνλ αέξα. Μηα αλεκνπαγίδα πάλσ από ηνλ θαηηαηνληζηήξα ηξνθνδνηεί ηε ζηήιε κε αέξα (ρήκα 4.12). Σν λεξό πνπ ρξεζηκνπνηείηαη δελ έξρεηαη ζε επαθή κε ηνλ εμσηεξηθό αέξα θαη κπνξεί λα είλαη λεξό ρακειήο πνηόηεηαο ή αθόκα θαη ζαιαζζηλό. Σρήκα 4.12: ύζηεκα ςύμεο κε θαηαηνληζκό λεξνύ ζηελ ΔΥΡΟ 1992 ζηε εβίιιε
4.3.3 Υβξηδηθά ζπζηήκαηα: Σπζθεπέο ςύμεο κε εμαέξσζε Υξεζηκνπνηνύληαη επξέσο ζε θιίκαηα κε ρακειά πνζνζηά πγξαζίαο. Καηαλαιώλνπλ ιηγόηεξε ελέξγεηα από ηηο κεραληθέο εγθαηαζηάζεηο θιηκαηηζκνύ θαη απνδίδνπλ θαιύηεξα όηαλ νη πόξηεο θαη ηα παξάζπξα είλαη αλνηθηά. Γηαθξίλνληαη ζε ζπζηήκαηα άκεζεο θαη έκκεζεο ςύμεο κε εμαέξσζε. Άκεζε ςύμε κε εμαέξσζε Οη ςύθηεο εμαέξσζεο ρακειώλνπλ ηε ζεξκνθξαζία ηνπ αέξα κεηαηξέπνληαο λεξό ζε πδξαηκνύο. Η ζπλνιηθή ελέξγεηα ηνπ αέξα δελ κεηαβάιιεηαη. Ο ζεξκόο θαη μεξόο αέξαο κεηαηξέπεηαη ζε ςπρξό θαη πγξό αέξα. Η ζεξκόηεηα ηνπ αέξα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ εμαέξσζε ηνπ λεξνύ. Η δηαδηθαζία απηή είλαη αδηαβαηηθή, δειαδή δελ πξνζηίζεηαη νύηε αθαηξείηαη ζεξκόηεηα. Η απόδνζε ελόο ζπζηήκαηνο άκεζεο εμαέξσζεο εμαξηάηαη από ηε ζεξκνθξαζία πγξνύ ζεξκνκέηξνπ ηνπ εηζεξρόκελνπ αέξα. Θεξκνθξαζία μεξνύ ζεξκνκέηξνπ (Dry Bulb): Η ζεξκνθξαζία ηνπ πεξηβάιινληα αέξα πνπ κεηξάηαη κε απιό ζεξκόκεηξν ζε βαζκνύο Κειζίνπ ή Φαξελάηη. Θεξκνθξαζία πγξνύ ζεξκνκέηξνπ (Wet Bulb): Η ρακειόηεξε ζεξκνθξαζία ηνπ αέξα όηαλ ιακβάλεη ρώξα ςύμε κε εμαέξσζε. Σν ζεξκόκεηξν ηπιίγεηαη κε έλα βξεγκέλν θπηίιη θαη εθηίζεηαη ζηνλ αέξα. Σν λεξό βαζκηαία εμαεξώλεηαη θαη ε ζεξκόηεηα πνπ απαηηείηαη γηα ηελ εμαέξσζε πξνζιακβάλεηαη από ηνλ αέξα ηνπ πεξηβάιινληνο. Λόγσ ηεο ςύμεο ε ζεξκνθξαζία απηή είλαη πάληνηε ρακειόηεξε από ηε ζεξκνθξαζία μεξνύ ζεξκνκέηξνπ. ΔA: ΝΑ: ΥΑ: ΔΞΑ: Δμσηεξηθόο αέξαο Δηζεξρόκελνο λσπόο αέξαο Υξεζηκνπνηεκέλνο αέξαο Δμεξρόκελνο αέξαο Σρήκα 4.13: ρεκαηηθή απεηθόληζε ζπζηήκαηνο άκεζεο ςύμεο κε εμαέξσζε ηηο θιηκαηηθέο ζπλζήθεο ηεο Δπξώπεο ν εηζαγόκελνο αέξαο ζπρλά πξέπεη λα μεξαίλεηαη, πξνθεηκέλνπ λα επηηεπρζεί άλεην εζσηεξηθό θιίκα. ε ηέηνηεο πεξηπηώζεηο ζπληζηάηαη είηε έλαο ζπλδπαζκόο ςύμεο κε εμαέξσζε θαη ζπκβαηηθήο ςύμεο ή έλα ζύζηεκα μήξαλζεο ηνπ αέξα. Έκκεζε ςύμε κε εμαέξσζε: Απηά ηα ζπζηήκαηα ρξεζηκνπνηνύλ έλαλ ελαιιάθηε ζεξκόηεηαο. Ο ρξεζηκνπνηεκέλνο αέξαο ςύρεηαη κέζσ ηνπ ζπζηήκαηνο εμαέξσζεο θαη πξνζιακβάλεη πδξαηκνύο. Ο ςπγκέλνο απηόο αέξαο αθαηξεί ζεξκόηεηα από ηνλ εηζεξρόκελν αέξα κέζσ ηνπ ελαιιάθηε ζεξκόηεηαο. Η πεξηεθηηθόηεηα ηνπ αέξα ζε πδξαηκνύο (απόιπηε πγξαζία) κέλεη ακεηάβιεηε. ΔA: ΝΑ: ΥΑ: ΔΞΑ: Δμσηεξηθόο αέξαο Δηζεξρόκελνο λσπόο αέξαο Υξεζηκνπνηεκέλνο αέξαο Δμεξρόκελνο αέξαο Σρήκα 4.14: ρεκαηηθή απεηθόληζε ζπζηήκαηνο έκκεζεο ςύμεο κε εμαέξσζε
Η απόδνζε ησλ ζπζηεκάησλ έκκεζεο ςύμεο κε εμαέξσζε είλαη πεξηνξηζκέλε ιόγσ ηνπ ρακεινύ πνζνζηνύ κεηαθνξάο ζεξκόηεηαο θαη δελ δηθαηνινγεί ηε δαπάλε γηα ηελ εγθαηάζηαζε ηέηνησλ ζπζηεκάησλ. ε μεξά θιίκαηα, όπνπ αξθεί άκεζε ςύμε κε εμαέξσζε κπνξνύλ λα ζπλδπαζηνύλ δύν ζπζηήκαηα (άκεζε θαη έκκεζε ςύμε εμαέξσζεο) πξνθεηκέλνπ λα απμεζεί ν βαζκόο ςπθηηθήο απόδνζεο. Σν απνηέιεζκα είλαη έλα λέν ζύζηεκα απνηεινύκελν από κία πιάθα θαη έλα ζύζηεκα ύγξαλζεο θαη αγσγώλ ην νπνίν επηηπγράλεη βέιηηζηεο ζεξκνθξαζίεο ςύμεο θνληά ζην ζεκείν πγξνπνίεζεο ηνπ εηζεξρόκελνπ αέξα. Desiccant Cooling (ςύμε κε μήξαλζε) ε πεξίπησζε πνπ ε ςπθηηθή απόδνζε ελόο ζπζηήκαηνο ςύμεο κε εμαέξσζε θξίλεηαη αλεπαξθήο, κπνξεί λα μεξαλζεί ν εηζαγόκελνο αέξαο πξηλ από ηελ ύγξαλζή ηνπ κε αθαίξεζε ησλ πδξαηκώλ κέζσ πξνζξόθεζεο (adsorption), ώζηε λα εληζρπζεί ε εθηθηή ςύμε κέζσ εμαέξσζεο (ρήκα 4.15). Με ην κέηξν απηό κπνξνύλ λα αληηκεησπηζηνύλ ζρεδόλ όια ηα κεγέζε ςπθηηθνύ θνξηίνπ πνπ απαληώληαη ζηελ πξάμε. Σρήκα 4.15: ρεκαηηθή αλαπαξάζηαζε ηεο ιεηηνπξγίαο ελόο ζπζηήκαηνο desiccant cooling Ο εμσηεξηθόο αέξαο εηζέξρεηαη ζε έλα πεξηζηξεθόκελν θύιηλδξν θαηαζθεπαζκέλν από κία έλσζε θεξακηθνύ πιηθνύ κε γέιε ππξηηίνπ, όπνπ αθαηξείηαη ε πγξαζία ηνπ (1). Παξάιιεια ζεξκαίλεηαη από ηελ ζεξκόηεηα πνπ ειεπζεξώλεηαη θαηά ηελ πξνζξόθεζε ησλ πδξαηκώλ (2). Ο μεξόο αέξαο ςύρεηαη ελαιιάζζνληαο ηε ζεξκόηεηά ηνπ κε απηή ηνπ απαγκέλνπ αέξα, ν νπνίνο έρεη δηέιζεη κέζα από έλαλ πγξαληήξα (3). Απηόο ν ςπγκέλνο αέξαο πξνζιακβάλεη ηελ δεηνύκελε ηειηθή ζεξκνθξαζία θαη πγξαζία κε ςύμε εμαέξσζεο (4). Ο απαγκέλνο αέξαο, ν νπνίνο έρεη πξνζεξκαλζεί κέζσ ηεο παξαπάλσ ελαιιαγήο ζεξκόηεηαο (6), ζεξκαίλεηαη εθ λένπ (7). Απηό ην ζηάδην είλαη απαξαίηεην γηα ηελ αλαηξνθνδόηεζε ηνπ θπιίλδξνπ αθύγξαλζεο (8). Σέινο, ν απαγκέλνο αέξαο πγξαίλεηαη εθ λένπ κε αδηαβαηηθή απνβνιή ησλ πδξαηκώλ θη εγθαηαιείπεη ηνλ αθπγξαληή κε ρακειόηεξε ζεξκνθξαζία (9). Όιεο νη ζπζθεπέο ςύμεο κε εμαέξσζε πνπ πεξηγξάθνληαη παξαπάλσ έρνπλ ην πιενλέθηεκα όηη απνδίδνπλ κε ρακειό θόζηνο θαη ιεηηνπξγνύλ θαη όηαλ ηα παξάζπξα ηνπ θηηξίνπ είλαη αλνηθηά. Χο κεηνλέθηεκα πξέπεη λα ζεκεησζεί ε πςειή ζηάζκε ζνξύβνπ πνπ παξάγνπλ θαη ην γεγνλόο όηη ην λεξό πνπ ρξεζηκνπνηνύλ επηβάιιεηαη λα είλαη πςειήο πνηόηεηαο. 4.34 Ψύμε κε ελέξγεηα από ηνλ ήιην Οη απαηηήζεηο άλεζεο, νη ζύγρξνλεο αξρηηεθηνληθέο κνξθέο θαη ε άλνδνο ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ πιαλήηε πξνβάιινπλ επηηαθηηθά ην δήηεκα ηεο ςύμεο ρώξσλ. Πξνο ην παξόλ απηό ζπλεπάγεηαη ξαγδαία αύμεζε ησλ θιηκαηηζηηθώλ ζπζθεπώλ παγθόζκηα. Ιδηαίηεξα ζηηο
ηξνπηθέο ρώξεο νη νπνίεο έρνπλ εηζέιζεη ζην ζηάδην ηεο νηθνλνκηθήο αλάπηπμεο, νη αλάγθεο ζε ςύμε θηηξίσλ αλακέλεηαη λα απμεζνύλ δξακαηηθά. Καηά ηνπο ζεξηλνύο κήλεο ζεκεηώλνληαη ηα κεγαιύηεξα ειηαθά θέξδε θαη παξάιιεια κεγηζηνπνηείηαη ε αλάγθε θιηκαηηζκνύ ζηα θηίξηα. Σν κεγαιύηεξν κεξίδην ηεο δαπάλεο θιηκαηηζκνύ αλαινγεί ζηα θηίξηα γξαθείσλ, εθεί όπνπ ρξεζηκνπνηείηαη θαηά θόξνλ ην γπαιί θαη όπνπ απαζρνινύληαη πνιιά άηνκα θαη ιεηηνπξγνύλ ηαπηόρξνλα πνιιέο ζπζθεπέο πνπ παξάγνπλ ζεξκόηεηα. Σα δηαδεδνκέλα ζπζηήκαηα θιηκαηηζκνύ ιεηηνπξγνύλ κε ζπκπίεζε αεξίνπ θαη γηα ην ζθνπό απηό θαηαλαιώλνπλ ειεθηξηζκό σο θηλεηήξηα ελέξγεηα. Έηζη απμάλεηαη θαηαθόξπθα ην θαινθαίξη ε θαηαλάισζε ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο. Βάζεη ησλ παξαπάλσ εληζρύεηαη ε αλαγθαηόηεηα ζηξνθήο πξνο ζπζθεπέο κε δηαθνξεηηθνύο κεραληζκνύο ςύμεο. ήκεξα ππάξρνπλ ηερλνινγίεο νη νπνίεο εθκεηαιιεύνληαη ηελ αθζνλία ηεο ειηαθήο ελέξγεηαο ηνπο ζεξηλνύο κήλεο γηα λα παξάγνπλ ςύμε. Οη εγθαηαζηάζεηο ςύμεο απνηεινύληαη από δύν ζπληζηώζεο: αθελόο ηελ εγθαηάζηαζε παξαγσγήο ελέξγεηαο γηα ηελ ιεηηνπξγία ηεο εγθαηάζηαζεο ςύμεο θαη αθεηέξνπ ηελ εγθαηάζηαζε ςύμεο θαζεαπηή. ηα ζπζηήκαηα ςύμεο πνπ ηξνθνδνηνύληαη από ηνλ ήιην, παξάγεηαη ε ελέξγεηα κέζσ ειηαθώλ ζπιιεθηώλ. Οη εγθαηαζηάζεηο απηέο δηαθξίλνληαη ζε δύν θαηεγνξίεο, βάζεη ησλ αξρώλ πνπ δηέπνπλ ηε ιεηηνπξγία ηνπο: ηηο εγθαηαζηάζεηο πξνζξόθεζεο (adsorption) θαη ηηο εγθαηαζηάζεηο απνξξόθεζεο. Εγθαηαζηάζεηο πξνζξόθεζεο Όηαλ έλα αέξην επηθάζεηαη ζε κηα επηθάλεηα ρσξίο λα απνξξνθάηαη, ειεπζεξώλεη ελέξγεηα. Όηαλ ζηε ζπλέρεηα δξαζηεξηνπνηείηαη (απειεπζεξώλεηαη). Σα ζπζηήκαηα πξνζξόθεζεο ιεηηνπξγνύλ όπσο θαη ηα ζπζηήκαηα ζπκπίεζεο (ςπγεία). Λακβάλνπλ δειαδή ρώξα θαη εδώ νη δηαδηθαζίεο ζπκπίεζε ζπκπύθλσζε θαη εμαέξσζε. Χζηόζν ζην ελ ιόγσ ζύζηεκα ν ζπκπηεζηήο ιεηηνπξγεί κε ζεξκόηεηα θαη όρη κε κεραληθή ελέξγεηα. Σν ςπθηηθό κέζσ εηζέξρεηαη εμαεξσκέλν ππό ρακειή πίεζε θαη ρακειή ζεξκνθξαζία ζηνπο πόξνπο ελόο πιηθνύ ζε έλα ζάιακν. ηελ επόκελε θάζε ην ςπθηηθό δξαζηεξηνπνηείηαη θαη απειεπζεξώλεηαη κε ζέξκαλζε ηνπ πιηθνύ πξνζξόθεζεο (ρήκα 4.16) Η απνηειεζκαηηθόηεηα ηνπ ζπζηήκαηνο εμαξηάηαη από ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ δεπγαξηνύ ςπθηηθνύ κέζνπ/ πιηθνύ πξνζξόθεζεο. Νεξό / ππξηηηθή γέιε θαη κεζαλόιε / ππξηηηθή γέιε ελεξγνπνηνύληαη ζε ζεξκνθξαζίεο 60-70 C. ρήκα 4.16 ρεκαηηθή απεηθόληζε ηεο ιεηηνπξγίαο κηαο εγθαηάζηαζεο ςύμεο κε πξνζξόθεζε πδξαηκώλ, ζε θιεηζηό θύθισκα. Σα αλνηθηά θπθιώκαηα ρξεζηκνπνηνύλ αέξα σο ςπθηηθό κέζν θαη απνδίδνπλ αέξα ζεξκνθξαζίαο πεξίπνπ 16 C
Σν λεξό δελ είλαη θαηάιιειν γηα λα δώζεη ζεξκνθξαζίεο θάησ ησλ 0 C. ε εγθαηαζηάζεηο πξνζξόθεζεο παίξλνπκε λεξό ζεξκνθξαζίαο 5-6 C. Σε ζεξκνθξαζία ησλ 60-70 C κπνξεί λα καο ηε δώζεη λεξό ζεξκαηλόκελν κέζσ ειηαθώλ ζπιιεθηώλ. Υξεζηκνπνηνύληαη επίπεδνη ζπιιέθηεο νη νπνίνη ζεξκαίλνπλ είηε λεξό είηε αέξα (θσηνγξαθία). Δγθαηάζηαζε ςύθηε γηα ηελ ςύμε εξγνζηαζίνπ ζηα Οηλόθπηα Βνησηίαο. Γηα ηε ιεηηνπξγία ηνπ ςύθηε ρξεζηκνπνηείηαη ειηαθή ελέξγεηα Εγθαηαζηάζεηο απνξξόθεζεο Οη εγθαηαζηάζεηο πνπ ιεηηνπξγνύλ κε απνξξόθεζε απνηεινύλ ηελ παιαηόηεξε κνξθή παξαγσγήο ςύμεο. Σν ςπθηηθό κέζν απνξξνθάηαη από ην απνξξνθεηηθό κέζν απνδίδνληαο ζεξκόηεηα θαη απειεπζεξώλεηαη κε πξνζζήθε ζεξκόηεηαο. Οη ζεξκνθξαζίεο πνπ απαηηνύληαη γηα ηελ απειεπζέξσζε (ελεξγνπνίεζε) ηνπ ςπθηηθνύ κέζνπ θπκαίλνληαη κεηαμύ 90 C θαη 120 C θαη δελ επηηπγράλνληαη κε απινύο ειηαθνύο ζπιιέθηεο. Οη εγθαηαζηάζεηο απηέο ρξεζηκνπνηνύλ δεύγε ζηνηρείσλ, όπνπ ην έλα ζηνηρείν ιεηηνπξγεί σο ςπθηηθό κέζν θαη ην άιιν σο απνξξνθεηήο. Σέηνηα δεύγε είλαη ηα λεξό / βξνκηνύρν ιίζην θαη ακκσλία /λεξό (εδώ ην λεξό απνξξνθά ηελ ακκσλία). Πξόζθαηα κηα λέα εμέιημε ζηελ ηερλνινγία ςύμεο κε απνξξόθεζε επηηξέπεη κεγαιύηεξε ζπγθέληξσζε ακκσλίαο ζην λεξό, κεηώλνληαο έηζη ηελ αλαγθαία γηα ηελ ελεξγνπνίεζε ηεο ακκσλίαο ζεξκόηεηα. Απηή ε εμέιημε θαζηζηά θαη πάιη ειθπζηηθά ηα ζπζηήκαηα απνξξόθεζεο, ηα νπνία είλαη κελ απινύζηεξα θαη πην νηθνλνκηθά από ηα ζπζηήκαηα κεραληθήο ζπκπίεζεο, αιιά έρνπλ ρακειόηεξε απόδνζε. Η δπλαηόηεηα σζηόζν ζύλδεζεο ηεο ηερλνινγίαο απηήο κε ειηαθά ζπζηήκαηα ή ζπζηήκαηα αλάθηεζεο απόβιεηεο ζεξκόηεηαο από βηνκεραλίεο ηελ επαλαθέξεη ζην πξνζθήλην. Με ηνπο ςύθηεο απνξξόθεζεο πξνζξόθεζεο πξαγκαηνπνηείηαη κεηαηξνπή ηεο ζεξκόηεηαο ζε ςύμε. Οη ηερλνινγίεο ηεο ςύμεο απνξξόθεζεο/ πξνζξόθεζεο βξίζθνπλ επηηπρή εθαξκνγή ζηηο πεξηπηώζεηο όπνπ ππάξρεη δηαζέζηκε ζεξκόηεηα θαη δελ ππάξρνπλ αλάγθεο γηα ζεξκόηεηα αιιά ππάξρνπλ αλάγθεο γηα ςύμε. Σέηνηα παξαδείγκαηα είλαη ηα ζπζηήκαηα ζπκπαξαγσγήο, ζηα νπνία ε ζπκπαξαγόκελε ζεξκόηεηα θαηά ηε δηάξθεηα ηνπ ρεηκώλα ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηε ζέξκαλζε ρώξσλ (π.ρ. μελνδνρεία, λνζνθνκεία, κεγάια δεκόζηα θηίξηα θιπ.), ελώ ην θαινθαίξη δηνρεηεύεηαη ζε ςύθηεο απνξξόθεζεο/ πξνζξόθεζεο, νη νπνίνη παξάγνπλ ςύμε γηα ηνλ θιηκαηηζκό
3.0 Φύμε κε αθηηλνβνιία ζεξκόηεηαο Κάζε επηθάλεηα εθπέκπεη αθηηλνβνιία, ην κήθνο θύκαηνο ηεο νπνίαο εμαξηάηαη από ηε ζεξκνθξαζία ηεο. ε ζεξκνθξαζίεο πνπ ζεκεηώλνληαη ζηνλ πιαλήηε καο, ε αθηηλνβνιία πνπ εθπέκπεηαη βξίζθεηαη ζε πεξηνρέο κεγάινπ κήθνπο θύκαηνο. Η αθηηλνβνιία απηή γίλεηαη αηζζεηή σο ζεξκόηεηα θαη επνκέλσο, εθπέκπνληαο ζεξκόηεηα πξνο ηνλ νπξαλό, ε επηθάλεηα ςύρεηαη, εθόζνλ ε αθηηλνβνιία πνπ δέρεηαη από ηελ αηκόζθαηξα είλαη αζζελέζηεξε. Έλα θηίξην αθηηλνβνιεί ζεξκόηεηα θαηά ηελ εκέξα όζν θαη θαηά ηε λύρηα. Σελ εκέξα σζηόζν, ε ειηαθή αθηηλνβνιία πνπ απνξξνθάηαη από ηελ επηθάλεηα παξάγεη ζεξκόηεηα, ε νπνία ππεξβαίλεη ηηο ζεξκηθέο απώιεηεο. Δπνκέλσο ην θαηλόκελν απνθηά ελδηαθέξνλ, όηαλ κηα επηθάλεηα είλαη εθηεζεηκέλε ζηνλ αέξα θαηά ηηο λπθηεξηλέο ώξεο. Σν θηίξην εθπέκπεη αθηηλνβνιία κεγάινπ κήθνπο θύκαηνο ζε έλα θάζκα ιίγν πνιύ ζπλερέο, κε κηθξέο δηαθπκάλζεηο. Αληίζεηα, ην θάζκα ηεο αθηηλνβνιίαο πνπ εθπέκπεηαη από ηελ αηκόζθαηξα πνηθίιιεη αηζζεηά, αλάινγα κε ηελ πγξαζία ηνπ αέξα θαη από ηελ ύπαξμε ή κε λεθώλ. πγθεθξηκέλα, ζε μεξά θιίκαηα κε αηζζεηή κείσζε ηεο ζεξκνθξαζίαο θαηά ηε λύρηα θαη αίζξην νπξαλό, ε απώιεηα ζεξκόηεηαο θηάλεη ηα 70 W/m 2, ελώ κε αίζξην νπξαλό ζε πγξά θιίκαηα δελ μεπεξλά ηα 40 50 W/m 2. Όηαλ δε ν νπξαλόο είλαη λεθνζθεπήο νη ζεξκηθέο απώιεηεο είλαη ακειεηέεο. Σν δπλακηθό ςύμεο κε αθηηλνβνιία θαζνξίδεηαη από ην ιόγν κεηαμύ ηεο ελέξγεηαο πνπ εθπέκπεηαη από ηελ επηθάλεηα πνπ αθηηλνβνιεί θαη ηεο πξνζπίπηνπζαο αηκνζθαηξηθήο αθηηλνβνιίαο, ε νπνία απνξξνθάηαη από ηελ ελ ιόγσ επηθάλεηα. Δίλαη εύινγν, όηη ε απώιεηα ζεξκόηεηαο εμαξηάηαη, εθηόο από ηελ πγξαζία ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ην πνζνζηό λέθσζεο, από ηελ εμσηεξηθή ζεξκνθξαζία θαη ηα ραξαθηεξηζηηθά ηνπ πιηθνύ ηεο επηθάλεηαο πνπ εθπέκπεη αθηηλνβνιία. Δάλ ε επηθάλεηα απηή έρεη ζεξκνθξαζία ρακειόηεξε από απηή ηνπ εμσηεξηθνύ πεξηβάιινληνο, δέρεηαη ζεξκηθά θέξδε κέζσ κεηαθνξάο ζεξκόηεηαο από ηνλ αέξα. Δπίζεο έλα πνζνζηό ςύμεο ράλεηαη θαηά ηε κεηαθνξά ζεξκόηεηαο από ηελ επηθάλεηα πξνο ην εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ. Άξα ε επηθάλεηα πνπ αθηηλνβνιεί πξέπεη λα είλαη ζεξκόηεξε από ηνλ εμσηεξηθό αέξα. Σόηε ην δπλακηθό ςύμεο κε αθηηλνβνιία όρη κόλν αμηνπνηείηαη αιιά θαη εληζρύεηαη από κεηαθνξά αέξα πξνο ην εμσηεξηθό. ηα ακηγώο παζεηηθά ζπζηήκαηα ςύμεο κε αθηηλνβνιία δηαθξίλνπκε δύν ηύπνπο επηθαλεηώλ - πνκπώλ αθηηλνβνιίαο: A Δώκα από πιηθό κεγάιεο κάδαο κε θηλεηή ζεξκνκόλσζε Γώκαηα από πιηθό κεγάιεο ζεξκνρσξεηηθόηεηαο, σο επί ην πιείζηνλ ζθπξόδεκα, θαιύπηνληαη κε θηλεηά ζηνηρεία ζεξκνκόλσζεο. Με απηό ηνλ ηξόπν επηηπγράλεηαη, παξάιιεια κε ηελ ςύμε κέζσ αθηηλνβνιίαο, δηαηήξεζε ηεο ρακειήο ζεξκνθξαζίαο ηνπ θηηξηαθνύ ζηνηρείνπ. Σα ζεξκνκνλσηηθά παλό απνζύξνληαη ηε λύρηα εθζέηνληαο ηε κάδα ηνπ δώκαηνο ζηνλ νπξαλό θαη επαλέξρνληαη ηελ εκέξα γηα λα δηαηεξήζνπλ ηε ζεξκνθξαζία ηνπ ρακειή (ρήκα 1). Δθόζνλ ε ςπρόκελε κάδα ηεο νξνθήο έξρεηαη ζε επαθή κε ην εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ, όληαο παξάιιεια ζεξκνκνλσκέλε θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο, απνξξνθά ζεξκόηεηα από ηνλ εζσηεξηθό ρώξν. Έλα πιενλέθηεκα ηνπ ζπζηήκαηνο είλαη ε δπλαηόηεηα αληηζηξνθήο ηεο δηαδηθαζίαο θαηά ηνπο ςπρξνύο κήλεο, ώζηε λα ζεκεηώλνληαη ζεξκηθά θέξδε από ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία κε εθηεζεηκέλν ην δώκα ηελ εκέξα θαη απηά ηα θέξδε λα δηαηεξνύληαη ηε λύρηα κε ηελ ελεξγνπνίεζε ησλ ζεξκνκνλσηηθώλ ζηνηρείσλ. Μέρξη ζήκεξα έρνπλ εθαξκνζηεί κηα ζεηξά ηέηνησλ ζπζηεκάησλ. Σα πεξηζζόηεξν απνηειεζκαηηθά από απηά ζπγθαηαιέγνληαη σζηόζν ζηα πβξηδηθά ζπζηήκαηα ςύμεο, δεδνκέλνπ όηη ζπλδπάδνληαη κε κεραληθά ζπζηήκαηα, όπσο θηλεηήξεο, αλεκηζηήξεο θαη αληιίεο λεξνύ.
Σα ζρήκαηα 3.1 α θαη β δίλνπλ κηα απινπζηεπκέλε ζρεκαηηθή απεηθόληζε ηνπ ζπζηήκαηνο. Σρήκα 3.1 α: Πιάθα δώκαηνο από ζθπξόδεκα κε θηλεηή ζεξκνκόλσζε. Λεηηνπξγία θαηά ηελ εκέξα Σρήκα 3.1 β: Πιάθα δώκαηνο από ζθπξόδεκα κε θηλεηή ζεξκνκόλσζε. Λεηηνπξγία θαηά ηε λύρηα Β. Επηθάλεηα εθπνκπήο κηθξνύ βάξνπο (κεηαιιηθή) Μηα επηθάλεηα από ειαθξύ πιηθό, ζπλήζσο κέηαιιν, κε δηάθελν ζην νπνίν θπθινθνξεί αέξαο, επηθέξεη ςύμε απηνύ ηνπ αέξα. Ο αέξαο θαηεπζύλεηαη πξνο ην εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ, όπνπ αθελόο πξνζθέξεη άκεζε ςύμε θαη αθεηέξνπ ςύρεη ηε κάδα ησλ ππόινηπσλ θηηξηαθώλ ζηνηρείσλ, εμαζθαιίδνληαο απόζεκα ςύμεο γηα ηελ επόκελε εκέξα (ρήκα 3.2 α θαη β). Σρήκα 3.2 α: Γώκα κεηαιιηθήο θαηαζθεπήο κε δηάθελν. Λεηηνπξγία θαηά ηελ εκέξα
Σρήκα 3.2 β: Γώκα κεηαιιηθήο θαηαζθεπήο κε δηάθελν. Λεηηνπξγία θαηά ηε λύρηα Μηα παξαιιαγή ησλ παξαπάλσ ζπζηεκάησλ απνηειεί ε παγίδα αθηηλνβνιίαο, ε νπνία ιεηηνπξγεί σο νινθιεξσκέλν ελεξγεηαθό ζύζηεκα ην νπνίν εμαζθαιίδεη ζεξκηθά θέξδε ην ρεηκώλα θαη ςύμε κε αθηηλνβνιία ην θαινθαίξη. Σν ζύζηεκα απνηειείηαη από κηα πιάθα νξνθήο από ζθπξόδεκα θαη έλα ζεξκνκνλσηηθό ζηξώκα κε θιίζε πξνο ην βνξξά. Σν ζεξκνκνλσηηθό ζηξώκα επηθαιύπηεηαη από θύιια ηξαπεδνεηδνύο ιακαξίλαο, ζε θάπνηα απόζηαζε από ηε ζεξκνκόλσζε, ώζηε λα θπθινθνξεί αέξαο ζην δηάθελν. Καζώο ε θεθιηκέλε θαηαζθεπή αλπςώλεηαη πξνο ην λόην, ηνπνζεηείηαη έλα παινζηάζην ζην θελό πνπ κέλεη πάλσ από ηελ πιάθα ηνπ ζθπξνδέκαηνο θαη πίζσ από ηελ πάισζε αλαξηάηαη κε ζηξόθηγγεο έλα παλό κε ζεξκνκνλσηηθό πιηθό. Σν ρεηκώλα ην αλαξηεκέλν παλό πίζσ από ηελ πάισζε είλαη αλνηθηό ηελ εκέξα ώζηε λα επηηξέπεη ηε δηείζδπζε ηεο ειηαθήο αθηηλνβνιίαο, ε νπνία απνξξνθάηαη από ηελ πιάθα ζθπξνδέκαηνο. Σε λύρηα ην παλό θιείλεη θαη ζεξκνκόλώλεη ην ρώξν πίζσ από ηελ πάισζε (ρήκα 3.3 α). Η πιάθα ιεηηνπξγεί σο απνζήθε ζεξκόηεηαο. Σν θαινθαίξη ην παλό πίζσ από ηελ πάισζε παξακέλεη θιεηζηό. Σε λύρηα ε κεηαιιηθή επηθάιπςε ςύρεηαη κε αθηηλνβνιία θαη ν αέξαο θάησ από απηή δηνρεηεύεηαη ζην εζσηεξηθό ηνπ θηηξίνπ ή παξακέλεη ζην θελό ςύρνληαο ηελ πιάθα από ζθπξόδεκα (ρήκα 3.3 β). Σρήκα 3.3 α: Λεηηνπξγία ηεο παγίδαο αθηηλνβνιίαο ην ρεηκώλα θαηά ηε δηάξθεηα ηεο εκέξαο
Σρήκα 3.3 β: Λεηηνπξγία ηεο παγίδαο αθηηλνβνιίαο ην θαινθαίξη θαηά ηε δηάξθεηα ηεο λύρηαο 3.1 Υβξηδηθά ζπζηήκαηα ςύμεο κε αθηηλνβνιία 3.1.1 Ηιηαθνί ζπζζσξεπηέο ρσξίο εμσηεξηθή πάισζε Οη ζπζζσξεπηέο ρσξίο γπαιί εμσηεξηθά έρνπλ πξνθαλώο κεησκέλε απόδνζε όζνλ αθνξά ηε ζέξκαλζε λεξνύ θαηά ην ρεηκώλα, είλαη όκσο πεξηζζόηεξν απνηειεζκαηηθνί ηνπο ζεξκνύο κήλεο όηαλ ρξεζηκνπνηνύληαη γηα ςύμε. Οη ζπζζσξεπηέο γεκίδνπλ κε λεξό, ην νπνίν ηε λύρηα ςύρεηαη. Σν λεξό θπθινθνξεί κέζσ ζσιήλσλ ελζσκαησκέλσλ ζε πιάθεο ή ηνίρνπο κεγάιεο ζεξκνρσξεηηθόηεηαο (ζθπξόδεκα) δεκηνπξγώληαο έηζη κηα δεμακελή ελέξγεηαο πνπ απνξξνθά ηε ζεξκόηεηα θαηά ηηο ώξεο ηεο εκέξαο θαη ιεηηνπξγεί ζαλ ςπθηηθή επηθάλεηα γηα ηνπο εζσηεξηθνύο ρώξνπο (ρήκα 3.4 α θαη β). Δλαιιαθηηθά, ην λεξό πνπ ςύρεηαη ηξνθνδνηεί κηα δεμακελή ηνπνζεηεκέλε ζην δώκα, πάλσ από ηελ πιάθα θαη θάησ από ηνπο ζπζζσξεπηέο. Η δεμακελή απηή απνηειεί ζε ζπλεξγαζία κε ηε κάδα ηνπ δώκαηνο κηα δεμακελή ζεξκόηεηαο. Σρήκα 3.4 α: Καηά ηελ εκέξα δελ θπθινθνξεί λεξό ζηνπο ζσιήλεο ηεο νξνθήο
Σρήκα 3.4 β: Καηά ηε λύρηα ε αληιία δηνρεηεύεη ην λεξό πνπ έρεη ςπρζεί ζε ζσιήλεο ζηελ πιάθα ηεο νξνθήο 3.3.2 Τν ζύζηεκα Skytherm Σν πξώην ζύζηεκα ςύμεο κε αθηηλνβνιία πνπ εθαξκόζηεθε πάλσ ζηε ινγηθή ηεο ειαθξηάο θέξνπζαο θαηαζθεπήο ηνπ δώκαηνο ήηαλ ην Skytherm. Δδώ ηε ζεξκηθή κάδα παξέρνπλ πιαζηηθνί ζάθνη κε λεξό, ηνπνζεηεκέλνη πάλσ από ηε κεηαιιηθή επηθάιπςε ηνπ δώκαηνο. Θεξκνκνλσηηθά παλό θηλνύληαη νξηδόληηα κε ηε βνήζεηα ελόο θηλεηήξα. Σελ εκέξα πξνζηαηεύνπλ ηνπο ζάθνπο ηνπ λεξνύ από ηελ ειηαθή αθηηλνβνιία ελώ ηε λύρηα ζύξνληαη θαη ζηνηβάδνληαη ζε κηα πιεπξά ηνπ δώκαηνο θαη εθζέηνπλ ηελ πδάηηλε κάδα ζηνλ νπξαλό. Η κεηαιιηθή επηθάιπςε ιεηηνπξγεί σο ςπθηηθό παλό γηα ηνλ εζσηεξηθό ρώξν (ρήκα 3.5 α θαη β). Σελ εκέξα θηλεηά ζεξκνκνλσηηθά παλό πξνζηαηεύνπλ ην δώκα Σα παλό απνζύξνληαη θαη εθζέηνπλ ηνπο ζάθνπο κε ην λεξό ηε λύθηα Σρήκα 3.5 : ύζηεκα Skytherm..