fbpx
X

ΑΒΑΘΗΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΑ

Με τον αυστηρά επιστημονικό όρο γεωθερμία νοείται η αποθηκευμένη κάτω από την επιφάνεια της γης (στο υπέδαφος, σε υπόγεια νερά, ατμό ή θερμό αέρα) θερμική ενέργεια με θερμοκρασίες από 25 – 350 °C. Καθώς πρόκειται για μια ανεξάντλητη και καθαρή πηγή ενέργειας, αξιοποιείται στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, σε αγροτικές και βιομηχανικές εφαρμογές, θερμοκήπια, ιχθυοκαλλιέργειες, για αφαλάτωση θαλασσινού νερού, θερμά λουτρά και πολλά άλλα.

Πρακτικά σήμερα ονομάζουμε γεωθερμία τη θερμική ενέργεια του εσωτερικού της γης με θερμοκρασία μικρότερη από 25 °C, που προέρχεται κυρίως από την αποθήκευση της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας. Στις περιπτώσεις αυτές το βάθος εκμετάλλευσης συνήθως είναι μικρότερο από 150m και για το λόγο αυτό χαρακτηρίζεται και ως αβαθής γεωθερμία, που ως επί το πλείστον χρησιμοποιείται για παραγωγή ψύξης, θέρμανσης και ζεστού νερού χρήσης σε οικιακές και λοιπές κτιριακές εγκαταστάσεις. Η Αβαθής Γεωθερμία (Shallow Geothermal Energy) αποτελεί μια ανανεώσιμη πηγή ενέργειας (ΑΠΕ), με μεγάλο δυναμικό εξοικονόμησης, που περιλαμβάνει την θέρμανση και τον κλιματισμό κτιρίων σε διάφορες εφαρμογές (κατοικίες, εμπορικά καταστήματα, βιομηχανικά κτίρια, κ.α.)

Ένα σύστημα θέρμανσης αβαθούς γεωθερμίας αποτελείται από:

  • Το εξωτερικό σύστημα, τον γεωεναλλάκτη, που βρίσκεται εντός του εδάφους
  • Την γεωθερμική αντλία θερμότητας, την μικρή συσκευή που τοποθετείται συνήθως στο υπόγειο του κτιρίου
  • και το εσωτερικό σύστημα διανομής της θερμότητας στο κτίριο [ενδοδαπέδιο (θέρμανση – δροσισμός), fan coil units (θέρμανση – ψύξη), σύστημα αεραγωγών (θέρμανση, ψύξη, αερισμός)]

Το καλοκαίρι το σύστημα απάγει θερμότητα από το κτίριο, τη μεταφέρει μέσω της αντλίας θερμότητας στο κύκλωμα του γεωεναλλάκτη και την αποθέτει στην πιο δροσερή γη. Η γεωθερμική αντλία θερμότητας πρακτικά είναι μια συσκευή που με τη βοήθεια ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να μεταφέρει θερμότητα από έναν ψυχρότερο χώρο σε ένα θερμότερο, ακριβώς όπως λειτουργεί ένα απλό κλιματιστικό μηχάνημα. Το μεγάλο της πλεονέκτημα έγκειται στο ότι ενώ τα κλιματιστικά μηχανήματα αποβάλλουν ή απάγουν θερμότητα από το περιβάλλον, η γεωθερμική αντλία θερμότητας χρησιμοποιεί το σταθερής θερμοκρασίας υπέδαφος.

Σε ένα σύστημα εκμετάλλευσης αβαθούς γεωθερμίας η θερμότητα απάγεται ή προσδίδεται στο έδαφος μέσω ενός δικτύου σωληνώσεων (γεωεναλλάκτης), τοποθετημένου εντός εδάφους, που μπορεί να είναι κλειστού ή ανοικτού κυκλώματος. Ένας γεωεναλλάκτης κλειστού κυκλώματος αποτελείται από ένα κλειστό δίκτυο θαμμένων σωλήνων, συνήθως πολυαιθυλενίου, στο οποίο συνεχώς ανακυκλοφορεί διάλυμα νερού με αντιψυκτικό υπό πίεση και ανταλλάσσει θερμότητα με το έδαφος.

Το κλειστό αυτό δίκτυο σωληνώσεων μπορεί να τοποθετηθεί σε οριζόντια ή κατακόρυφη διάταξη. Ένας οριζόντιος κλειστός γεωεναλλάκτης κατασκευάζεται σε σκάμμα στον περιβάλλοντα χώρο του κτιρίου σε βάθος 1 – 5m και αποτελεί ίσως την οικονομικότερη κατασκευαστική λύση από οποιοδήποτε άλλο γεωθερμικό σύστημα.

Μία από τις μορφές κλειστού δικτύου είναι το slinky loop, το οποίο εκτελεί την ίδια λειτουργία με οποιονδήποτε άλλο οριζόντια – αναπτυσσόμενο γεωεναλλάκτη σε ένα σύστημα γεωθερμίας. Η μέθοδος Slinky επιτρέπει τη εγκατάσταση περισσότερων σωλήνων σε μικρότερη τάφρο, η οποία μειώνει το κόστος εκσκαφών και καθιστά δυνατή την οριζόντια εγκατάσταση σε περιοχές που δεν θα ήταν συμβατικές οριζόντιες εφαρμογές.

Το slinky είναι διαφορετικό από τις ευθείες σωληνώσεις, επειδή για την ίδια ποσότητα του μήκους της τάφρου, αναπτύσσει περισσότερα μέτρα γεωεναλλάκτη και δημιουργεί μεγάλη αδράνεια κατά την μεταφορά.  Κατά συνέπεια παρουσιάζει καλύτερη θερμική απόδοση από ότι οι ευθείες σωλήνες που τρέχουν σε πολλαπλά βάθη στο ίδιο χαντάκι. Κάθε βρόγχος συνδέεται με έναν συλλέκτη που οδηγεί στην γεωθερμική αντλία θερμότητας.  Οι συλλέκτες τοποθετούνται σε φρεάτια στον περιβάλλοντα χώρο ή κάτω από την θεμελίωση.

Η αρχή λειτουργίας της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας τον χειμώνα φαίνεται στην Εικόνα 2. Το κρύο ψυκτικό μέσο που ρέει μέσα στους σωλήνες, σε αέρια μορφή, συμπιέζεται στον συμπιεστή στη θέση 1 και μεταφέρεται στον υγροποιητή στη θέση 2. Εκεί το αέριο μετατρέπεται σε υγρό αποβάλλοντας θερμότητα στο κύκλωμα του κτηρίου. Το υγρό ακολούθως εκτονώνεται στη βαλβίδα εκτόνωσης 3 όπου μειώνεται η πίεση του και οδηγείται στον εξατμιστή 4. Εκεί προσλαμβάνει θερμότητα από το κύκλωμα του γεωεναλλάχτη και μετατρέπεται σε αέριο που οδηγείται και πάλι στον συμπιεστή για να επαναλάβει τον κύκλο. Κατά το καλοκαίρι με τη βοήθεια τετράοδης βαλβίδας μετατρέπεται ο υγροποιητής σε εξατμιστή και αντίστροφα, ούτως ώστε το εξωτερικό κύκλωμα χωρίς άλλες μετατροπές να απορροφά θερμότητα από το κύκλωμα του κτηρίου και να μεταφέρει θερμότητα στο έδαφος από το κύκλωμα του γεωεναλλάχτη. Ο συμπιεστής λειτουργεί με ηλεκτρική ενέργεια αλλά στην όλη διαδικασία το σύστημα προσλαμβάνει και αποβάλλει ποσότητα θερμότητας στο έδαφος μέσω του γεωεναλλάχτη και του κυκλώματος του κτηρίου ανάλογα με τη λειτουργία.

Συμπερασματικά αναφέρουμε ότι η αβαθής γεωθερμία αξιοποιεί τη σχεδόν σταθερή θερμοκρασία του εδάφους καθ’ όλο το χρόνο και παρέχει αποδοτικά θέρμανση, κλιματισμό και ζεστό νερό χρήσης στα κτήρια. Η χρήση της αβαθούς γεωθερμίας έχει σημαντικά οικονομικά πλεονεκτήματα, χαμηλό κόστος συντήρησης της εγκατάστασης και μεγάλη διάρκεια ζωής που κυμαίνεται γύρω στα 25 έτη. Επιπρόσθετα είναι μια αξιόπιστη τεχνολογία, φιλική προς το περιβάλλον χωρίς εκπομπές αερίων και ρύπων η οποία αναπτύσσεται παράλληλα με τις άλλες μορφές ανανεώσιμων πηγών τα τελευταία είκοσι χρόνια.

Tags:

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.