4.6 ΕΞΕ ΣΤΙΣ ΕΓΚ/ΣΕΙΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ - ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ Οι επεµβάσεις εξοικονόµησης ενέργειας που σχετίζονται µε τις εγκαταστάσεις πλήρους κλιµατισµού (Θ.Α.Κ. - HVAC) στοχεύουν ή έχουν ως αποτέλεσµα ένα ή περισσότερα από τα επόµενα : - Μείωση καταναλισκόµενης ηλεκτρ. ενέργειας - Μείωση της απορροφώµενης ισχύος - Μείωση των ψυκτικών απωλειών (δηλ. των θερµικών κερδών, κυρίως στα δίκτυα µεταφοράς και διανοµής ψύξης) Μπορούµε να τις κατατάξουµε σε δύο µεγάλες κατηγορίες : Α) Γενικές επεµβάσεις Β) Ειδικές επεµβάσεις, οι οποίες έχουν εξειδικευµένη εφαρµογή σε εγκαταστάσεις Θ.Α.Κ. και, εποµένως, αναλύονται ξεχωριστά. 4.6.1 Γενικές επεµβάσεις στις εγκαταστάσεις ΘΑΚ Όλες οι επεµβάσεις που αναφέρονται στην παράγραφο 4.5 αυτού του Κεφαλαίου, µπορεί να έχουν εφαρµογή σε ηλεκτρικές συσκευές, ηλεκτροκινητήρες, συστήµατα κλπ, που έχουν εγκατασταθεί για την εξυπηρέτηση και λειτουργία των εγκαταστάσεων κλιµατισµού. 4.6.2. Χωρισµός κτιρίου σε ζώνες κλιµατισµού Αν σ ένα κτίριο υπάρχουν χώροι ή οµάδες χώρων µε διαφορετικά χαρακτηριστικά χρήσης (ώρες λειτουργίας, θερµοκρασία ή/και υγρασία, πλήθος ατόµων κλπ), και η υπάρχουσα κλιµατιστική εγκατάσταση τους εξυπηρετεί ταυτόχρονα και χωρίς αυτονοµία, είναι σίγουρο ότι θα υπάρξει σπατάλη ενέργειας, αφού θα ψύχονται ή θα θερµαίνονται και χώροι χωρίς κάτι τέτοιο να απαιτείται. Θα πρέπει να γίνει προσπάθεια ώστε να χωριστεί το κτίριο σε ζώνες κλιµατισµού. Κάθε ζώνη θα εξυπηρετείται µε σύστηµα που θα µπορεί να εργάζεται σε διαφορετικό χρόνο ή/και σε διαφορετικές συνθήκες, ώστε να λειτουργεί µόνο όταν και όσο πραγµατικά απαιτούν οι χώροι. Γι' αυτό το σκοπό, 110
πέραν των λύσεων που προσφέρουν οι τεχνολογίες της 4.6.6.3, µπορεί ακόµη να γίνει χρήση µιας πολυζωνικής κλιµατιστικής µονάδας ή εγκατάσταση περισσότερων κλιµατιστικών µονάδων ή τροποποίηση του συστήµατος κλιµατισµού σε ορισµένους χώρους κ.λπ. Οι τεχνικές δυνατότητες που παρέχονται είναι πολλές και θα πρέπει να εξετασθεί η εφικτότητα και η οικονοµικότητά τους. 4.6.3 Ελεύθερη-δωρεάν ψύξη (Free cooling) Με τον όρο "Free cooling" νοούνται αρκετές τεχνολογίες και συστήµατα που σκοπό έχουν να εκµεταλλευτούν χαµηλές θερµοκρασίες περιβάλλοντος (όταν υπάρχουν) για να παραληφθεί από τον εξωτερικό αέρα µέρος του ψυκτικού φορτίου του χώρου και να µειωθεί η απαίτηση της µηχανικής ψύξης. Το αποτέλεσµα συνήθως είναι σηµαντική εξοικονόµηση ηλεκτρικής ενέργειας (εννοείται ότι, η τυχόν επιπλέον κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία αυτών των συστηµάτων, πρέπει να είναι αρκετά χαµηλή). 4.6.3.1 Νυχτερινός αερισµός (night cooling). Η πρόψυξη του κτιρίου γίνεται µόνο µε αερισµό (φυσικό ή τεχνητό), οποτεδήποτε οι εξωτερικές συνθήκες το επιτρέπουν, κυρίως τις νυχτερινές ώρες, οπότε η θερµοκρασία του εξωτ. αέρα είναι σηµαντικά χαµηλότερη από την απαιτούµενη στους χώρους. Η ροή του κρύου αέρα πρέπει να µελετάται, έτσι ώστε να διοχετεύεται σε σηµεία του κτιρίου που εµφανίζουν κατά τη διάρκεια της µέρας σηµαντική επιβάρυνση θερµικών κερδών. 4.6.3.2 Ενσωµάτωση απλών συστηµάτων αυτοµατισµού ως εξοικονοµητών (σε µικρές αυτόνοµες κλιµατιστικές µονάδες). Η δράση τους είναι παρόµοια, αν και απλούστερη, µε εκείνη των πλήρων εξοικονοµητών - economizers (βλ. παρ. 4.6.7.2). Συνήθως η εισαγωγή νωπού αέρα, για ψύξη του χώρου, ενεργοποιείται όταν η θερµοκρασία περιβάλλοντος είναι κατά ορισµένους C χαµηλότερη από τη θερµοκρασία του χώρου, διακόπτοντας ή µειώνοντας ταυτόχρονα τη λειτουργία της µηχανικής ψύξης. 4.6.3.3 Μείωση της απαίτησης ψύξης ψυχρού νερού κλιµατισµού µέσω του πύργου ψύξης (σε υδρόψυκτες εγκαταστάσεις). Όταν η θερµοκρασία υγρού βολβού του περιβάλλοντος είναι αρκετά χαµηλή, το νερό του πύργου 111
ψύξης µπορεί να φθάσει σε αρκετά χαµηλή θερµοκρασία και να ψύξει το ψυχρό νερό κλιµατισµού (µέσω εναλλάκτη ή και απ' ευθείας). Επίσης, σ' αυτή την περίπτωση, είναι δυνατόν να εξακολουθήσει να λειτουργεί το ψυκτικό κύκλωµα µε φυσική κυκλοφορία του ψυκτικού µέσου και διακοπή της λειτουργίας του συµπιεστή. Τα συστήµατα αυτά είναι αποδοτικά µόνο όταν λειτουργούν για την ικανοποίηση αναγκών ψύξης, σε ψυχρά σχετικά κλίµατα, επί σηµαντικό χρονικό διάστηµα. 4.6.4 Ανάκτηση ενέργειας από τον κεντρικό κλιµατισµό ιάφορες τεχνολογίες ανάκτησης ενέργειας, κυρίως από κεντρικά συστήµατα κλιµατισµού, ενδεχοµένως να είναι τεχνικοοικονοµικά βιώσιµες, εφ' όσον τα ανακτώµενα ποσά ενέργειας είναι αξιόλογα και ο σχετικός εξοπλισµός φθηνός. Ενδεικτικά αναφέρονται : 4.6.4.1 Προθέρµανση/πρόψυξη νωπού αέρα µε εναλλάκτες αέρα-αέρα. Μπορεί να πραγµατοποιηθεί σε εγκαταστάσεις Θ.Α.Κ., όπου προβλέπεται βεβιασµένη εισαγωγή νωπού αέρα, για τις ανάγκες αερισµού των χώρων και η απόρριψη του αέρα εξαερισµού γίνεται µε δίκτυο αεραγωγών. Επιτυγχάνεται απ ευθείας συναλλαγή θερµότητας µεταξύ του απορριπτόµενου αέρα και του νωπού αέρα, οπότε ο νωπός αέρας εισέρχεται στην κλιµ. συσκευή προθερµασµένος ή προψυγµένος. 4.6.4.2. Προθέρµανση/πρόψυξη νωπού αέρα µε εναλλάκτες αέρα-νερού (runaround coils), σε εγκαταστάσεις Θ.Α.Κ., όπως στην παρ. 4.6.4.1. ύο εναλλάκτες (στοιχεία) αέρα-νερού τοποθετούνται, το ένα στο ρεύµα του απορριπτόµενου αέρα και το άλλο στο ρεύµα εισαγωγής του νωπού αέρα, ενώ µεταξύ τους συνδέονται ως κλειστό σύστηµα. Στο κλειστό σύστηµα, µέσω αντλίας, κυκλοφορεί το νερό (µε ή χωρίς προσθήκη γλυκόλης) ως ενδιάµεσος θερµικός φορέας. Συνιστάται κυρίως για µεσαίου και µεγάλου µεγέθους κεντρικές εγκαταστάσεις. 4.6.4.3 Θέρµανση ζεστού νερού χρήσης (ΖΝΧ), από απορριπτόµενη θερµότητα ψυκτικής διάταξης. Μέσω ενός εναλλάκτη θερµότητας ψυκτικού µέσου (ατµού) - νερού, ένα (µικρό ή µεγάλο) µέρος της απορριπτόµενης κατά τη λειτουργία του ψυκτικού κύκλου θερµότητας, µπορεί να χρησιµοποιηθεί για 112
προθέρµανση ΖΝΧ. Η επέµβαση αυτή βρίσκει εφαρµογή τόσο σε ψυκτικές διατάξεις ψυκτικών θαλάµων, όσο και σε ψυκτικά συγκροτήµατα κλιµατισµού. Σε ορισµένες µάλιστα περιπτώσεις, αν η ψυκτική διάταξη εργάζεται µε υψηλό συντελεστή επίδοσης (COP), είναι πιθανόν να λειτουργεί αποκλειστικά για την θέρµανση του ΖΝΧ. 4.6.5. Αντικατάσταση / ρύθµιση υπερδιαστασιολογηµένου εξοπλισµού Αν ο εγκατεστηµένος εξοπλισµός Θ.Α.Κ., αποδειχθεί ότι είναι υπερδιαστασιολογηµένος, αυτό θα συνεπάγεται χαµηλή ενεργειακή αποδοτικότητα, αυξηµένες ενεργειακές δαπάνες και - πιθανότατα - κακές εσωτερικές συνθήκες στους χώρους. Επί πλέον, οι συχνές εκκινήσεις και διακοπές λειτουργίας, οδηγούν σε πρόωρη φθορά και ακόµη µεγαλύτερη ενεργειακή κατανάλωση. Θα είναι προτιµότερο, ενεργειακά και οικονοµικά, να αντικατασταθεί ή - αν είναι εφικτό - να ρυθµιστεί, ώστε να ανταποκρίνεται στα πραγµατικά εµφανιζόµενα ψυκτικά ή θερµικά φορτία. 4.6.6. Αντικατάσταση εξοπλισµού µε άλλον υψηλότερου β.α. ή υψηλότερου συντελεστή επίδοσης (COP) Τα µέτρα ΕΞΕ αυτής της κατηγορίας µπορεί να περιλαµβάνουν : 4.6.6.1 Απλές επιµέρους επισκευές και αντικαταστάσεις µερών ή και ολόκληρων συσκευών, που (λόγω φθοράς, εσφαλµένης αρχικής επιλογής, κακής εγκατάστασης κ.λπ.) παρουσιάζουν εµφανώς αυξηµένη κατανάλωση ενέργειας. Π.χ. αντικατάσταση φίλτρων µε άλλα χαµηλής πτώσης πίεσης, αντικατάσταση ανεµιστήρων µε άλλους υψηλού βαθµού απόδοσης κ.ά. 4.6.6.2 Τροποποίηση ή αντικατάσταση εξοπλισµού, ώστε να εργάζεται σε ευνοϊκότερες για την απόδοσή του συνθήκες. Π.χ. η λειτουργία υδρόψυκτου συστήµατος µε χρήση νερού λίµνης, ποταµού ή και θαλάσσης, ως µέσου απόρριψης θερµότητας. η εκµετάλλευση πηγών θερµότητας χαµηλής ενθαλπίας (έδαφος, λίµνες, ποτάµι) για αποδοτικότερη λειτουργία αντλίας θερµότητας. η θερµική αποθήκευση, σε συνδυασµό µε αντλία θερµότητας ή χωρίς κ.ά. 113
4.6.6.3 Εγκατάσταση νέων συστηµάτων κλιµατισµού Μερικά συστήµατα κλιµατισµού, σχετικά σύγχρονης τεχνολογίας, παρουσιάζουν ενδιαφέρον από πλευράς εξοικονόµησης ενέργειας, κυρίως λόγω της δυνατότητάς τους να προσαρµόζονται σε ικανοποιητικό βαθµό και γρήγορα στις απαιτήσεις µειωµένου (ψυκτικού ή θερµικού) φορτίου, καταναλώνοντας µειωµένη ενέργεια. Επιπλέον έχουν τα πλεονεκτήµατα της ευέλικτης/αυτόνοµης λειτουργίας και της καλής ρύθµισης των συνθηκών στους χώρους, κατά «θερµικές ζώνες» ή και µεµονωµένα. Τα κυριότερα από αυτά, που χρησιµοποιούνται συνηθέστερα στην πράξη, µε άµεσα διαθέσιµες τεχνολογίες, είναι τα : Συστήµατα µεταβαλλόµενης παροχής αέρα (ΜΠΑ), τα συστήµατα µεταβλητού όγκου ψυκτικού µέσου (ΜΟΨ), τα πολυζωνικά συστήµατα νερού (ΠΟΣΝ) και τα συστήµατα αποθήκευσης ψύξης. Λόγω της έκτασης και του σχετικά υψηλού κόστους αυτών των συστηµάτων, η οικονοµικότητά τους πρέπει να εξετάζεται πολύ προσεκτικά, όταν πρόκειται να αντικαταστήσουν άλλα λειτουργούντα (συµβατικά) συστήµατα κλιµατισµού. 4.6.6.4 Χρήση εξατµιστικών ψυκτών. Στους εξατµιστικούς ψύκτες µειώνεται η θερµοκρασία του αέρα, µε εξάτµιση νερού µέσα στη µάζα του. Ο ψυχρός αυτός αέρας στην έξοδο ενός εξατµιστικού ψύκτη χρησιµοποιείται, συνήθως, για την πρόψυξη του αέρα που κυκλοφορεί στην κλιµατιστική εγκατάσταση, µε χρήση κατάλληλου εναλλάκτη. (Σπανιότερα, µπορεί να χρησιµοποιηθεί απευθείας για τον δροσισµό χώρων, αλλά η υψηλή του υγρασία ενδέχεται να έχει δυσµενή επίπτωση στην άνεση των ενοίκων). 4.6.6.5. Χρήση ψυκτών απορρόφησης. Παρά το σχετικά υψηλό κόστος αρχικής τους εγκατάστασής και τους χαµηλούς COP που επιτυγχάνονται, οι ψυκτικές εγκαταστάσεις απορρόφησης πιθανόν να γίνονται οικονοµικά συµφέρουσες αν υπάρχει διαθέσιµη φθηνή θερµική ενέργεια (π.χ. ατµός υψηλής θερµοκρασίας, θερµό νερό από ηλιακούς συλλέκτες κ.λπ). Ενδιαφέρον παρουσιάζουν, τα τελευταία χρόνια, οι µηχανές απορρόφησης µε απευθείας καύση φυσικού αερίου, και επειδή εργάζονται µε µεγαλύτερο COP αλλά και λόγω της σχετικά χαµηλής τιµής του φυσικού αερίου. Επιπλέον, οι µηχανές απορρόφησης είναι φιλικότερες προς το περιβάλλον, αφού δεν χρησιµοποιούν τα γνωστά συµβατικά ψυκτικά ρευστά CFCs, HCFCs. 114
4.6.7 Βελτιστοποίηση λειτουργίας και συντήρησης εξοπλισµού Ο µηχανολογικός εξοπλισµός και οι εγκαταστάσεις ψύξης/κλιµατισµού απαιτούν εξειδικευµένη συντήρηση και ειδικές ρυθµίσεις λειτουργίας, οι οποίες πρέπει να εκτελούνται από εξουσιοδοτηµένο (πιστοποιηµένο) προσωπικό. Παρακάτω αναφέρονται ενδεικτικά µερικές περιπτώσεις, όπου οι σωστές επεµβάσεις στη ρύθµιση και λειτουργία των εγκαταστάσεων µπορεί να επιφέρει αξιόλογη εξοικονόµηση ενέργειας. 4.6.7.1 Ρύθµιση της παροχής του νωπού αέρα. Η µείωση του νωπού αέρα θα επιφέρει σηµαντική εξ. ενέργειας, τόσο κατά τη χειµερινή όσο και κατά τη θερινή λειτουργία µιας κλιµατιστικής εγκατάστασης. Σε συστήµατα σταθερής παροχής, αυτή η µείωση δεν πρέπει, βέβαια, να οδηγεί σε επιβάρυνση της ποιότητας του αέρα στους χώρους. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να εξασφαλίζεται ο απαιτούµενος αερισµός (Βλέπε σχετικά απαιτήσεις αερισµού στην ΤΟΤΕΕ 2425/86). Σε µεγάλα κεντρικά συστήµατα, είναι αρκετά αποδοτικός ο έλεγχος του αερισµού των χώρων µε βάση την πραγµατική χρήση των χώρων και την παρουσία ατόµων σ' αυτούς, µε χρήση αισθητήρων περιεκτικότητας αερίων, συνήθως CO 2. 4.6.7.2. Χρήση εξοικονοµητών (economizers), (σε µεσαίες και µεγάλες κεντρικές εγκαταστάσεις). Ως εξοικονοµητές χαρακτηρίζονται συστήµατα και συσκευές αυτοµατισµού που ρυθµίζουν την εισαγωγή και χρήση του εξωτερικού αέρα στο κτίριο, λαµβάνοντας υπόψη τόσο τις τρέχουσες απαιτήσεις αερισµού (βλ. παρ. 6.1), όσο και την κατάσταση του εξωτερικού αέρα (θερµοκρασία, υγρασία, ενθαλπία). Έτσι, εφ' όσον ο εξωτ. αέρας είναι αρκετά χαµηλής θερµοκρασίας (π.χ. κάτω των 18 C) ή/και ενθαλπίας, το σύστηµα αυξάνει την εισαγωγή εξωτερικού αέρα στους χώρους για παραλαβή ψυκτικού φορτίου, περιορίζοντας ή και µηδενίζοντας την απαίτηση µηχανικής ψύξης. 115
4.6.7.3 Εξασφάλιση σταµατήµατος ή αποµόνωσης συσκευών όταν δεν απαιτείται - κυρίως µέσω αυτοµατισµών. Αυτό δεν αφορά µόνο τις συσκευές που εξυπηρετούν την εγκατάσταση κλιµατισµού, αλλά και λοιπό εξοπλισµό που η λειτουργία του πιθανόν να αυξάνει τα ψυκτικά φορτία των χώρων. 4.6.7.4 Στεγανοποίηση διαρροών αέρα ή νερού ή ψυκτικού µέσου. Οι ενεργειακές απώλειες που οφείλονται σε διαρροές κλιµατισµένου αέρα, ψυχρού (ή θερµού) νερού, µπορεί να είναι πολύ σηµαντικές και είναι απαραίτητο να αποκαθίστανται το δυνατόν συντοµότερα και αποτελεσµατικότερα. Οι διαρροές ψυκτικού µέσου, έχουν ως αποτέλεσµα την ελλειµµατική ψυκτική απόδοση του ψυκτικού εξοπλισµού - πέραν των λειτουργικών προβληµάτων που δηµιουργούν. 4.7 ΕΞΕ ΣΕ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ Η µείωση της κατανάλωσης ενέργειας για θέρµανση ενός κτιρίου που διαθέτει µόνο εγκατάσταση κεντρικής θέρµανσης µπορεί να επιτευχθεί µε επεµβάσεις που έχουν ήδη αναφερθεί και αφορούν γενικά τις εγκαταστάσεις Θ.Α.Κ. Τέτοιες π.χ. µπορεί να είναι βελτίωση της µόνωσης του κτιρίου, η βελτίωση της µόνωσης των σωληνώσεων, αντικατάσταση υπερδιαστασιολογηµένου εξοπλισµού ή η τοποθέτηση άλλου εξοπλισµού µε µεγαλύτερο βαθµό απόδοσης κ.α. Ειδικότερα, όµως, σ αυτές τις εγκαταστάσεις µπορούν να ληφθούν και µερικά εξειδικευµένα µέτρα, όπως τα παρακάτω. Στόχος όλων αυτών των µέτρων είναι κυρίως η µειωµένη κατανάλωση καυσίµου. 4.7.1 Πιστοποιηµένοι Λέβητες Σύµφωνα µε το Π 335/93 (ΦΕΚ 143Α/2-9-93), δεν επιτρέπεται η κυκλοφορία λεβήτων, που δεν φέρουν την σήµανση CE και επιπλέον δεν έχουν την πρόσθετη σήµανση που αφορά την ενεργειακή απόδοση του λέβητα. Η 116
σήµανση αυτή φαίνεται στον παρακάτω πίνακα, όπου P n η ονοµαστική ισχύς του λέβητα σε kw : Σήµα Απαίτηση απόδοσης σε ονοµ. ισχύ P n και σε µέση θερµοκρασία νερού του λέβητα 70 o C [%] Απαίτηση απόδοσης σε µερικό φορτίο 0.30P n και σε µέση θερµοκρασία νερού του λέβητα 50 o C [%] * 84 + 2 logp n 80 + 3 logp n ** 87 + 2 logp n 83 + 3 logp n *** 90 + 2 logp n 86 + 3 logp n **** 93 + 2 logp n 89 + 3 logp n Πίνακας 4.3 : Σήµανση ενεργειακής απόδοσης λεβήτων Για τον κάθε λέβητα θα πρέπει να καθορίζονται σαφώς τα παρακάτω χαρακτηριστικά: Ισχύς αναφοράς P n, σε kw Συνεχής κατανάλωση καυσίµου Βαθµός απόδοσης υπό πλήρες φορτίο Βαθµός απόδοσης σε µερικό φορτίο 0.30P n Η επιλογή λέβητα θα πρέπει να συνοδεύεται από την απαίτηση της ενεργειακής του απόδοσης, η οποία θα τεκµηριώνεται από µετρήσεις που θα έχουν πραγµατοποιήσει αναγνωρισµένα για τον σκοπό αυτό Εργαστήρια οκιµών. O βαθµός απόδοσης του λέβητα σε µερικό φορτίο έχει ιδιαίτερη σηµασία, σε εγκαταστάσεις µε αυτονοµία θέρµανσης (µονοσωλήνιο σύστηµα) εξαιτίας του έντονου ετεροχρονισµού των θερµικών απαιτήσεων. Τέλος, συνιστάται ο καυστήρας να διαθέτει ρυθµιζόµενο διάφραγµα (damper) στην είσοδο του ανεµιστήρα, ή διαφορετικά να απαιτείται η τοποθέτηση αυτόµατου ηλεκτροκίνητου διαφράγµατος στη βάση της καπνοδόχου, προκειµένου να αποφευχθεί ο ελκυσµός και η πτώση της θερµοκρασίας του λέβητα κατά το χρονικό διάστηµα που δεν λειτουργεί. 4.7.2 Λέβητες συµπύκνωσης Η τεχνολογία των λεβήτων συµπύκνωσης βασίζεται στο ότι εκµεταλλεύονται µεγαλύτερο ποσοστό της θερµικής ενέργειας των καυσαερίων σε σχέση µε τους συµβατικούς λέβητες. Π.χ. η καύση 1 m 3 µεθανίου εκτός από τα καυσαέρια 117
(άζωτο και διοξείδιο του άνθρακα) παράγει περίπου 2 m 3 υδρατµούς. Η συµπύκνωση αυτών των υδρατµών θα µπορούσε να παράγει επιπλέον 4,3 MJ µε τη µορφή λανθάνουσας θερµότητας. Η εκµετάλλευση αυτής της λανθάνουσας θερµότητας µπορεί να αυξήσει την απόδοση του λέβητα έως και 11% ανάλογα µε τη θερµογόνο δύναµη του καυσίµου. Οι λέβητες συµπύκνωσης έχουν τα παρακάτω χαρακτηριστικά: - είναι πάντα πιο αποδοτικοί από τους συµβατικούς λέβητες (εξοικονοµούν 10-20% του καυσίµου ενός µοντέρνου συµβατικού λέβητα και έως 40% ενός λέβητα παλαιάς τεχνολογίας), - µπορούν να χρησιµοποιηθούν και για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, - προσφέρονται τόσο για κτίρια υπό επισκευή όσο και για νέες εγκαταστάσεις - η απόδοσή τους είναι αρκετά υψηλή ακόµα και όταν λειτουργούν υπό µερικό φορτίο, - ο όγκος τους είναι γενικά ο ίδιος µε αυτόν ενός συµβατικού λέβητα, - µπορούν να χρησιµοποιηθούν µε την πλειονότητα των συστηµάτων ελέγχου που χρησιµοποιούνται σε ένα σύστηµα θέρµανσης, - είναι ιδιαίτερα ελκυστική επένδυση καθώς ο χρόνος απόσβεσής τους είναι συνήθως συντοµότερος από 5 χρόνια. Στους λέβητες συµπύκνωσης υπάρχουν δύο φάσεις συλλογής θερµότητας. Η πρώτη φάση είναι ίδια µε αυτή ενός συµβατικού λέβητα κατά την οποία συλλέγεται η αισθητή θερµότητα από τα καυσαέρια. Στη δεύτερη φάση, σε ένα δεύτερο εναλλάκτη θερµότητας συλλέγεται η λανθάνουσα θερµότητα από τους υδρατµούς που περιέχονται στα καυσαέρια. Κατά την φάση αυτή θα πρέπει η θερµοκρασία της επιφάνειας του εναλλάκτη θερµότητας να µην πέσει κάτω από το σηµείο δρόσου το οποίο για το µεθάνιο είναι περίπου 52-55 С. Οι λέβητες συµπύκνωσης κατασκευάζονται σε µεγέθη από 6 kw για κατοικίες, έως και πάνω από 2 MW, µεγέθη κατάλληλα για µεγάλα κτίρια. Οι λέβητες συµπύκνωσης περιγράφονται από: - τον αριθµό των εναλλακτών θερµότητας - την παρουσία και την τοποθέτηση εσωτερικού ανεµιστήρα - τη διαδροµή των καυσαερίων - το σχήµα και τα υλικά των εναλλακτών - το είδος του καυσίµου. 118
Οι λέβητες συµπύκνωσης είναι κατάλληλοι για όλα τα συστήµατα θέρµανσης µε θερµοκρασία θερµού νερού µέχρι 85 С. Είναι ιδανικοί για συστήµατα χαµηλών θερµοκρασιών (55/45 С). Αν και µπορούν να χρησιµοποιηθούν σε κάθε είδος κτιρίου, ο χρόνος απόσβεσης θα είναι µικρότερος όταν εγκαθίστανται σε κτίρια µε µεγάλη διάρκεια λειτουργίας του συστήµατος θέρµανσης ανά ηµέρα, όπως ξενοδοχεία και νοσοκοµεία 4.7.3 Εγκατάσταση ή αναβάθµιση αυτοµατισµών Η εγκατάσταση ορισµένων συστηµάτων αυτοµάτου ελέγχου ή οι βελτιώσεις / τροποποιήσεις / προσθήκες σε λειτουργούντες αυτοµατισµούς εγκ/σεων κεντρικής θέρµανσης, µπορεί να επιφέρουν σηµαντική εξοικονόµηση ενέργειας µε σχετικά χαµηλό κόστος επένδυσης. Ο σκοπός των συστηµάτων αυτοµάτου ελέγχου στην θέρµανση είναι να διατηρούν την θερµοκρασία του χώρου ή του θερµικού φορέα (νερό) µέσα σε κάποια επιθυµητά όρια. Με αυτό τον τρόπο η παροχή θερµότητας στον χώρο ρυθµίζεται ανάλογα µε το πραγµατικό φορτίο. Σήµερα υπάρχουν τα παρακάτω βασικά είδη αυτοµατισµών : κεντρικοί αυτοµατισµοί, που επιδρούν στη λειτουργία του συστήµατος κεντρικής θέρµανσης. τοπικοί αυτοµατισµοί, που επιδρούν στα θερµαντικά σώµατα. αυτοµατισµοί ζωνών, που επιδρούν κεντρικά ή / και τοπικά, αλλά σε διαφορετικά τµήµατα του κτιρίου (ζώνες). 4.7.3.1 Κεντρικοί αυτοµατισµοί Οι κεντρικοί αυτοµατισµοί επιδρούν στη λειτουργία του συστήµατος κεντρικής θέρµανσης, βάσει του πραγµατικού θερµικού φορτίου. Το πραγµατικό θερµικό φορτίο «γίνεται αντιληπτό» από τον µηχανισµό ελέγχου, σύµφωνα µε τις εξωτερικές ή/και εσωτερικές συνθήκες (θερµοκρασία περιβάλλοντος ή/και χώρου). Ο αυτοµατισµός ελέγχου υπολογίζει την απαιτούµενη θερµοκρασία του νερού και επιδρά στο σύστηµα κεντρικής θέρµανσης ώστε να επιτευχθεί αυτή η θερµοκρασία. Η µεταβολή της θερµοκρασίας επιτυγχάνεται µε δύο βασικούς τρόπους : 119
- Ο ένας είναι η διατήρηση σταθερής θερµοκρασίας στο λέβητα και η µεταβολή της θερµοκρασίας του θερµού νερού µε την ανάµιξή του µε κρύο νερό από την επιστροφή. Η συνηθέστερα εφαρµοζόµενη τεχνολογία είναι η αναλογική ρύθµιση της θερµοκρασίας του νερού των θερµαντικών σωµάτων µε βάση την επιθυµητή εσωτερική θερµοκρασία και τις µεταβολές της εξωτερικής θερµοκρασίας (σύστηµα εξωτερικής αντιστάθµισης). Με την αναλογική ρύθµιση της θερµοκρασίας του νερού της εγκατάστασης, τα θερµαντικά σώµατα µπορούν να αποδώσουν (ανάλογα µε τις εξωτερικές κλιµατολογικές συνθήκες) το ζητούµενο από τον εντολέα (επιλογέας θερµοκρασίας), άµεσα και σωστά. Το σύστηµα αυτό µπορεί βεβαίως να συνδεθεί και µε Κεντρικό Σύστηµα Ενεργειακής ιαχείρισης BΕMS (εφόσον προβλέπεται). Ένα πλήρες σύστηµα αντιστάθµισης αποτελείται από : - Τον ηλεκτρονικό πίνακα (κεντρικός ελεγκτής) - Την τρίοδη ή τετράοδη βάνα ανάµειξης (µε τον κινητήρα της), η οποία επιτρέπει την ανάµειξη του νερού της προσαγωγής µε το νερό της επιστροφής σε διάφορες αναλογίες, σύµφωνα µε το σήµα που παίρνει από το σύστηµα κεντρικού ελέγχου. - Το αισθητήριο θερµοκρασίας του νερού προσαγωγής - Το αισθητήριο θερµοκρασίας του εξωτερικού περιβάλλοντος. - Τον επιλογέα εσωτερικής θερµοκρασίας Πρέπει να αναφερθεί ότι εξωτερική αντιστάθµιση είναι υποχρεωτική στα πολυώροφα κτίρια, βάσει της ΥΑ 20840/1296/79 (ΦΕΚ 366Β/13-04-79) «Περί υποχρεωτικής τοποθέτησης θερµοστατών σε εγκαταστάσεις κεντρικής θέρµανσης». - Ο δεύτερος τρόπος είναι η απευθείας µεταβολή της θερµοκρασίας του νερού στο λέβητα, ελέγχοντας την λειτουργία του καυστήρα. Με αυτό τον τρόπο ελέγχου, η ετήσια απόδοση του λέβητα αυξάνεται σηµαντικά καθώς µειώνονται οι απώλειες αναµονής και τερµατισµού λειτουργίας, και έτσι επιτυγχάνεται µεγαλύτερη εξοικονόµηση ενέργειας σε σχέση µε την µέθοδο της ανάµειξης. Μειονέκτηµα αυτής της µεθόδου είναι ότι απαιτείται η χρήση ειδικού λέβητα χαµηλών θερµοκρασιών, ώστε να αποφεύγεται η διάβρωση λόγω της συµπύκνωσής των χαµηλής θερµοκρασίας των καυσαερίων. 120
4.7.3.2 Τοπικοί αυτοµατισµοί Τα κεντρικά συστήµατα ελέγχου δεν είναι σε θέση να καθορίσουν την απαιτούµενη παροχή ενέργειας σε τοπικό επίπεδο, καθώς ο κάθε χώρος έχει τις δικές του ιδιαιτερότητες σε ότι αφορά είτε την απαιτούµενη θερµοκρασία είτε το κέρδος θερµότητας. Το πρόβληµα αυτό λύνεται µε την τοποθέτηση τοπικών αυτοµατισµών όπως οι παρακάτω : - Θερµοστατικοί διακόπτες. Ο θερµοστατικός διακόπτης δεν είναι τίποτα άλλο παρά µία απλή δίοδη βαλβίδα, µε δυνατότητα προσαρµογής ειδικής θερµοστατικής κεφαλής. Συνήθως το αισθητήριο θερµοκρασίας βρίσκεται πάνω στην θερµοστατική κεφαλή, αλλά µπορεί επίσης να βρίσκεται και σε απόσταση απ αυτήν. Ανάλογα µε τη ρύθµιση, κανονίζουν την παροχή του νερού στο κάθε θερµ. σώµα και επιτυγχάνουν τοπική ρύθµιση της θερµοκρασίας των χώρων. Συνιστάται η τοποθέτηση θερµοστατικών διακοπτών στα θερµαντικά σώµατα µε ισχύ µεγαλύτερη από 800 kcal/h. Η συνήθης δυνατότητα ρύθµισής τους είναι από 6 o C µέχρι και 27 o C. Η τοποθέτηση θερµοστατικών διακοπτών είναι εφικτή τόσο σε συστήµατα µονοσωλήνια όσο και σε συστήµατα δισωλήνια. Η εµπειρία στις χώρες της Ε.Ε. δείχνει ότι σε σχέση µε τις χειροκίνητες ρυθµιστικές βαλβίδες, η χρήση των θερµοστατικών διακοπτών µπορεί να µειώσει την κατανάλωση ενέργειας έως και 10%. 4.7.3.3 Αυτοµατισµοί ζωνών Κατά τον σχεδιασµό µιας εγκατάστασης θέρµανσης θα πρέπει να λαµβάνεται υπόψη και η χρήση των χώρων του κτιρίου, ιδιαίτερα όσον αφορά την ταυτόχρονη λειτουργία τους και τις διαφορετικές θερµικές απαιτήσεις. Έτσι, σε κτίρια µε ανοµοιογενείς χρήσεις συνιστάται η οµαδοποίηση χώρων ταυτόχρονης λειτουργίας (δηµιουργία ζωνών) και η αυτονοµία τους σε σχέση µε τα υπόλοιπα τµήµατα του κτιρίου. Αυτό βέβαια προϋποθέτει την ευελιξία της λειτουργίας του συστήµατος θέρµανσης (ένας λέβητας µε δυνατότητα µερικής φόρτισης και χωριστοί κυκλοφορητές, παράλληλη λειτουργία λεβήτων, κλπ). Το ποσοστό της εξοικονόµησης ενέργειας που επιτυγχάνεται σε κτίριο διαφορετικών χρήσεων αποτελεί σηµαντικό ποσοστό της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης και εξαρτάται από την µορφή λειτουργία του κτιρίου, καθώς και από τον σχεδιασµό της εγκατάστασης. 121
4.8 ΕΞΕ ΣΕ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΖΕΣΤΟΥ ΝΕΡΟΥ ΧΡΗΣΗΣ (ΖΝΧ) Η κεντρική παραγωγή ζεστού νερού χρήσης (ΖΝΧ) µπορεί να επιτευχθεί είτε µε συστήµατα διέλευσης (λέβητας πλακοειδείς συνήθως εναλλάκτες), είτε µε συστήµατα εναποθήκευσης (λέβητας εναλλάκτης δεξαµενή αποθήκευσης ζνχ), είτε ακόµα και µε συνδυασµό των δύο συστηµάτων. Η χρήση ηλεκτρικών θερµοσιφώνων για την παραγωγή ΖΝΧ συνιστάται µόνο σε ειδικές περιπτώσεις (µικρός αριθµός υδροληψιών σε αποµακρυσµένες θέσεις ή ευκαιριακή απαίτηση ΖΝΧ κλπ). Οι δράσεις και οι επιδιώξεις για την εξοικονόµηση ενέργειας στην παραγωγή - αποθήκευση - διανοµή - χρήση του ΖΝΧ µπορούν να συνοψισθούν στα ακόλουθα : Μικρότερη δυνατή ποσότητα νερού αποθήκευσης. Μικρότερη δυνατή θερµοκρασία νερού αποθήκευσης. Αποφυγή υπερ-διαστασιολόγησης δικτύου τροφοδοσίας ΖΝΧ και ανακυκλοφορίας (εφόσον κρίνεται απαραίτητο). Μικρότερο δυνατό µήκος δικτύου τροφοδοσίας και ανακυκλοφορίας ΖΝΧ. Θερµοµόνωση δικτύου τροφοδοσίας και ανακυκλοφορίας ΖΝΧ. Χρονικός προγραµµατισµός της παραγωγής και της κυκλοφορίας ανακυκλοφορίας του ΖΝΧ σε σχέση µε την λειτουργία του κτιρίου και τις συνήθειες των χρηστών. Χρήση ηλιακών συλλεκτών για την συνδυασµένη παραγωγή ΖΝΧ (σε συνεργασία µε λέβητα ή εναλλάκτη ανάκτησης θερµότητας). Καλή ποιότητα νερού, προκειµένου να περιορισθεί η επικάθιση αλάτων στις επιφάνειες εναλλαγής, που έχουν ως συνέπεια τη µείωση του βαθµού απόδοσης της εγκατάστασης. 122