Ένα παράδειγμα εξοικονόμησης ενέργειας με τη χρήση γεωθερμίας

Τη μεγαλύτερη έως τώρα εφαρµογή κατακόρυφου συστήματος αβαθούς γεωθερμίας στον ελλαδικό χώρο, αποτελεί η εγκατάσταση του Νέου Δηµαρχείου Πυλαίας, στη Θεσσαλονίκη. Το πετυχημένο αυτό παράδειγμα εξοικονόμησης ενέργειας, με τη χρήση γεωθερμίας, είχαν την ευκαιρία να γνωρίσουν από... κοντά μέλη της επιστημονικής ομάδας, που μετείχαν στη 2η συνάντηση Αποφοίτων Γερμανικών Πανεπιστήμιων, που διοργάνωσαν το Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ) και το Πολυτεχνείο του Ντόρτμουντ, με την υποστήριξη και τη συνεργασία της Γερμανικής Υπηρεσία Ακαδημαϊκών Ανταλλαγών (DAAD).

Το σύστηµα των γεωθερµικών αντλιών θερµότητας ξεκίνησε τη λειτουργία του τον Σεπτέµβριο του 2002 και η ενεργειακή του συμπεριφορά παρακολουθείται διαρκώς από το Εργαστήριο Κατασκευής Συσκευών Διεργασιών (ΕΚΣΔ) του Α.Π.Θ.

Στο κτίριο, σύμφωνα με στοιχεία των ερευνητών του ΕΚΣΔ. Α. Μιχόπουλου, Δ. Μπόζη, και του Διευθυντή του Ν. Κυριάκη, στεγάζονται οι υπηρεσίες διοίκησης του Δήµου Πυλαίας. Είναι χτισµένο σε ηµιαστική περιοχή, σε επικλινές οικόπεδο, συνολικής έκτασης 900 m2, έχει δύο υπόγειους και τρεις υπέργειους ορόφους. Οι κύριοι χώροι του κτιρίου καταλαµβάνουν συνολική έκταση 1350 m2 και είναι κυρίως γραφεία, αίθουσες συσκέψεων και µία αίθουσα εκδηλώσεων 200 ατόµων.

Όλοι οι κύριοι χώροι του κτιρίου κλιµατίζονται. Οι βοηθητικοί χώροι του κτιρίου, που έχουν έκταση 1070 m2, είναι χώροι αποθηκών και αρχείων, ένας υπόγειος σταθµός αυτοκινήτων και χώροι εγκαταστάσεων. Στους χώρους αυτούς έχουν προβλεφθεί απλώς οι απαραίτητες εγκαταστάσεις αερισµού - εξαερισµού.

Το κτίριο είναι σε λειτουργία περίπου 250 ηµέρες το χρόνο, µε βασικό ωράριο 08:00-18:00. Ο προσανατολισµός, η µορφή και η διαρρύθµιση των χώρων του κτιρίου είναι τέτοια, ώστε να εµφανίζονται ταυτόχρονα, αρκετά συχνά- τις ενδιάµεσες κυρίως περιόδους (φθινόπωρο και άνοιξη)- απαιτήσεις ψύξης σε κάποιους χώρους του κτιρίου και θέρµανσης σε άλλους.

Η περιοχή στην οποία βρίσκεται το κτίριο είναι σε απόσταση 8 χλμ από το κέντρο της Θεσσαλονίκης. Το υπέδαφός του αποτελείται από διαδοχικά στρώµατα αµµώδους και αργιλώδους εδάφους, στα οποία παρεµβάλονται υδροφόρα στρώµατα μικρής έντασης. Το συνολικό θερµικό φορτίο του κτιρίου, κατά τη φάση σχεδιασµού, υπολογίστηκε ίσο µε 150 kW, µε τις απώλειες αερισµού να είναι το 60% αυτού του φορτίου.

Το δε συνολικό ψυκτικό φορτίο υπολογίστηκε ίσο µε 270 kW και εµφανίζεται τις ώρες 15:00-17:00. Η µεγάλη διαφορά µεταξύ ψυκτικού και θερµικού φορτίου οφείλεται κυρίως στα υψηλά φορτία ηλιασµού και θα µπορούσε να πει κάποιος ότι είναι τυπική για κτίρια γραφείων στην Ελλάδα, ακόµη και στις βόρειες περιοχές της χώρας.

Ο κλιµατισµός των γραφείων και των χώρων κυκλοφορίας του κτιρίου γίνεται µε τερµατικές µονάδες ανεµιστήρα-στοιχείου (Fan Coil Units). Οι τερµατικές µονάδες ανεµιστήρα-στοιχείου οργανώθηκαν ως προς τη σύνδεσή τους µε το δίκτυο θερµού-ψυχρού νερού σε τέσσερις οµάδες, ανάλογα µε τα λειτουργικά και θερµικά χαρακτηριστικά των χώρων που εξυπηρετούν. Κατασκευάστηκαν τέσσερα επιµέρους δίκτυα τερµατικών µονάδων ανεµιστήρα-στοιχείου, µε ιδιαίτερους κυκλοφορητές, που εξυπηρετούν περιοχές του κτιρίου µε ανάλογα λειτουργικά χαρακτηριστικά και θερµική συµπεριφορά.

Κάθε ένα από τα τέσσερα δίκτυα είναι αυτόνοµο από τα υπόλοιπα και µπορεί να είναι σε λειτουργία για θέρµανση ή ψύξη των χώρων που εξυπηρετεί, ανεξάρτητα από την κατάσταση των υπολοίπων.

Τα τέσσερα δίκτυα συνδέθηκαν αντίστοιχα µε τέσσερα συγκροτήµατα αντλιών θερµότητας νερού-νερού. Για την παροχή νωπού αέρα στους χώρους γραφείων και κυκλοφορίας, εγκαταστάθηκαν δύο Κεντρικές Κλιµατιστικές Μονάδες, µε στοιχεία νερού και για τον εξαερισµό τους, µονάδες ανεµιστήρων. Άλλη µία Κεντρική Κλιµατιστική Μονάδα εγκαταστάθηκε για τον κλιµατισµό της αίθουσας εκδηλώσεων.

Συμπερασματικά, αναφέρουν οι τρεις επιστήμονες, από τις καταγραφές των χαρακτηριστικών µεγεθών στα 8 έτη λειτουργίας του συστήματος, προκύπτει πως η µέγιστη θερµοκρασία εξόδου του νερού από το γεωεναλλάκτη ανέρχεται στους 21oC - 24oC κατά τους χειµερινούς µήνες και περίπου στους 40oC κατά τους θερινούς.

Αντίστοιχα και όσον αφορά την ελάχιστη θερµοκρασία εξόδου του νερού από το γεωεναλλάκτη, αυτή κυµαίνεται στους 17oC το χειµώνα και στους 32oC το καλοκαίρι. Τα θερµοκρασιακά αυτά επίπεδα εξασφαλίζουν την οικονοµική λειτουργία του συστήµατος, δεδοµένου ότι ο εβδοµαδιαίος συντελεστής συµπεριφοράς (ΗPF), είναι µεταξύ 5 - 5,5 για την περίοδο της θέρµανσης και 4 - 5 για την περίοδο της ψύξης.

Δεδοµένου ότι από τα αποτελέσµατα των καταγραφών δεν παρατηρείται ουσιώδης µεταβολή στη λειτουργία του συστήµατος µετά το δεύτερο χρόνο, υπολογίζεται πως το σύστημα εξασφαλίζει, σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης και ψύξης, σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας, η οποία είναι της τάξης του 60% και 35% ετησίως για τις περιόδους θέρμανσης και ψύξης αντίστοιχα.

Επομένως- και όπως τονίστηκε και από τους ερευνητές του ΕΚΣΔ- πρόκειται για μια ώριμη πλέον τεχνολογία που η υιοθέτησή της είναι σε θέση να προσφέρει σημαντικά ενεργειακά και περιβαλλοντικά οφέλη, τόσο σε επίπεδο χρήστη όσο και σε εθνικό επίπεδο.

ΑΠΕ-ΜΠΕ