Αντλίες Θερμότητας

Σε αυτόν τον αναλυτικό οδηγό θα βρείτε απαντήσεις στις κυριότερες ερωτήσεις και απορίες σχετικά με τις Αντλίες Θερμότητας. 

Τα θέματα που αναλύονται είναι (πατήστε στον τίτλο για να οδηγηθείτε στην σχετική ενότητα):

• Τι είναι η Αντλία Θερμότητας;
• Πως λειτουργεί η Αντλία Θερμότητας;
• Από τι αποτελείται - τι περιλαμβάνεται σε μια Αντλία Θερμότητας;
• Πως η Αντλία Θερμότητας παράγει και ψύξη και θέρμανση;
• Τι τύποι Αντλιών Θερμότητας υπάρχουν;
• Πως μετράμε την Απόδοση μιας Αντλίας Θερμότητας; Τί είναι οι Βαθμοί Απόδοσης COP/EER και τί ειναι ο Εποχιακός Βαθμός Απόδοσης SCOP/SEER;
• Πως να διαβάσω τα Τεχνικά Χαρακτηριστικά της Αντλίας Θερμότητας για να βρω την ισχύ της και τον βαθμό απόδοσης;
• Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα της Αντλίας Θερμότητας
• Τι είναι η διαστασιολόγηση Αντλίας Θερμότητας;
• Ενδεικτικά Παραδείγματα διαστασιολόγησης Αντλίας Θερμότητας
• Τρόπος και Κόστος Εγκατάστασης της Αντλίας Θερμότητας
• Τρόπος Λειτουργίας/Χρήσης Αντλίας Θερμότητας
• Κατανάλωση Αντλίας Θερμότητας - Πόσο ρεύμα καίει η Αντλία Θερμότητας;
• Τακτική Συντήρηση και πιθανές βλάβες των Αντλιών Θερμότητας
• Αξίζει η επένδυση σε μια Αντλία Θερμότητας;

Τι είναι η Αντλία Θερμότητας;

Η αντλία θερμότητας έχει αναδειχθεί ως μια αποδοτική και περιβαλλοντικά φιλική επιλογή για τη θέρμανση και τη ψύξη κτιρίων. Τα συστήματα αντλιών θερμότητας μπορούν να αποτελέσουν μια αξιόπιστη εναλλακτική λύση σε σύγκριση με τα παραδοσιακά συστήματα παραγωγής θερμικής ενέργειας (θέρμανσης και ψύξης).

Η αντλία θερμότητας (αγγλικά: heat pump) είναι μια τεχνολογική συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μεταφορά θερμότητας από έναν χώρο σε έναν άλλο, χρησιμοποιώντας τον αέρα ή το νερό ως πηγή θερμότητας. Η πιο συνήθης μορφή της είναι η αντλία θερμότητας αέρος-αέρος (τα συνηθισμένα κλιματιστικά split) και η αντλία θερμότητα αέρος-νερού που είναι η πλέον συμφέρουσα λύση για οικιακή θέρμανση αυτή τη περίοδο. Οι αντλίες θερμότητας νερού-νερού (γεωθερμικές αντλίες θερμότητας) δεν είναι τόσο συνηθισμένες λόγω του μεγάλου κόστους εγκατάστασης (γεώτρηση).

Αντλίες Θερμότητας αέρος-νερού εγκατεστημένες στον εξωτερικό χώρο των κτηρίων

Πως λειτουργεί η Αντλία Θερμότητας;

Οι Αντλίες Θερμότητας βασίζουν τη λειτουργία τους στον ψυκτικό κύκλο, όπως συμβαίνει και με τα κλιματιστικά.

Για την λειτουργία του ψυκτικού κυκλώματος, απαιτείται ένα ψυκτικό ρευστό (συνήθως R410 ή R32) το οποίο έχει την ιδιότητα:

• Όταν υγροποιηθεί (δηλαδή όταν γίνει υγρό), να αποβάλει θερμότητα.
• Όταν ατμοποιηθεί (όταν δηλαδή εξατμιστεί και γίνει αέριο), να απορροφά θερμότητα.

Όταν το ψυκτικό ρευστό υποβληθεί διαδοχικά σε ατμοποίηση και υγροποίηση, απορροφά θερμότητα από ένα χώρο και την αποβάλει σε άλλο.

Για να γίνει αυτό, απαιτείται:

• Η συμπίεση του ψυκτικού ρευστού (σε αέρια μορφή σε αυτή τη φάση) με έναν συμπιεστή, ώστε να μετατραπεί από αέριο χαμηλής πίεσης σε αέριο υψηλής πίεσης και ταυτόχρονα να αυξηθεί η θερμοκρασία του.
• Η υγροποίηση (συμπύκνωση) του αερίου, που επιτυγχάνεται μέσω ενός στοιχείου (συμπυκνωτής) το οποίο απορροφά τη θερμότητα του αερίου και το μετατρέπει σε μέσης θερμοκρασίας, υψηλής πίεσης υγρό.
• Η μείωση της πίεσης του υψηλής πίεσης υγρού μέσω μια εκτονωτικής βαλβίδας.
• Η εξάτμιση του υγρού, που επιτυγχάνεται μέσω ενός στοιχείου (εξατμιστής) στο οποίο αποβάλει τη θερμότητα του το υγρό και μετατρέπεται σε μέσης θερμοκρασίας, χαμηλης πίεσης αέριο. Το αέριο οδηγείται πάλι στον συμπιεστή για να εκκινήσει νέος κύκλος.

Η παραπάνω διαδικασία ονομάζεται ψυκτικός κύκλος και είναι η αρχή λειτουργίας της Αντλίας Θερμότητας. Η λειτουργία της Αντλίας Θερμότητας (και κατεπέκταση του ψυκτικού κύκλου) θα αναλυθεί περεταίρω στη συνέχεια του οδηγού, αφού πρώτα δούμε από τι αποτελείται η Αντλία Θερμότητας. Παρακάτω φαίνεται μια απεικόνιση του ψυκτικού κύκλου:

Σχηματική Αναπαράστηση του Ψυκτικού Κύκλου βάσει του οποίου λειτουργεί η Αντλία Θερμότητας

Από τι αποτελείται - τι περιλαμβάνεται σε μια Αντλία Θερμότητας;

Τα βασικότερα εξαρτήματα που περιλαμβάνονται σε μια αντλίας θερμότητας είναι:

• Ένα στοιχείο, που λειτουργεί ως συμπυκνωτής στη λειτουργία ψύξης και ως εξατμιστής στη λειτουργία θέρμανσης. Αυτό το στοιχείο είναι το εξωτερικό στοιχείο, που αντλεί τη θερμότητα από το περιβάλλον.
• Ένα στοιχείο (πλακοειδής εναλλάκτης) που λειτουργεί ως εξατμιστής στη λειτουργία ψύξης και ως συμπυκνωτής στη λειτουργία θέρμανσης. Αυτό το στοιχείο είναι το εσωτερικό στοιχείο, που διοχετεύει τη θερμότητα στο δίκτυο θέρμανσης-ψύξης που ζεσταίνει/ψύχει τον χώρο μας.
• Το ψυκτικό ρευστό (φρέον) που απορροφά και απελευθερώνει τη θερμότητα καθώς κυκλοφορεί μέσω του συστήματος.
• Το συμπιεστήπου προωθεί το ψυκτικό ρευστό (φρέον).
• Τη βαλβίδα αντιστροφής (τετράοδη βαλβίδα) που αλλάζει την κατεύθυνση του ψυκτικού ρευστού στο σύστημα, ώστε να γίνει η εναλλαγή μεταξύ της λειτουργίας θέρμανσης και της λειτουργίας ψύξης.
• Την εκτονωτική βαλβίδα που ρυθμίζει τη ροή του ψυκτικού ρευστού στο σύστημα.
• Το ηλεκτρονικό κύκλωμα (πλακέτα - ελεγκτής) που δίνει τις κατάλληλες εντολές στα παραπάνω υποσυστήματα για τη λειτουργία της Αντλίας Θερμότητας

Πως η Αντλία Θερμότητας παράγει και ψύξη και θέρμανση;

Ο Ψυκτικός Κύκλος ως αρχή λειτουργίας της Αντλίας Θερμότητας

Για να κατανοήσουμε την λειτουργία της Αντλίας Θερμότητας και του Ψυκτικού Κύκλου, ας δούμε ένα παράδειγμα της λειτουργίας του ψυκτικού κύκλου. Ας θεωρήσουμε ότι η Αντλία Θερμότητας παράγει θερμότητα/ψύξη για να τροφοδοτήσει ένα δίκτυο θέρμανσης-ψύξης με fan coil.

Ο ψυκτικός κύκλος περιλαμβάνει 4 στάδια, ας τα δούμε αναλυτικά και για τη λειτουργία ψύξης και για την λειτουργία θέρμανσης:

Ο Ψυκτικός Κύκλος κατά τη λειτουργία ψύξης της Αντλίας Θερμότητας

Στάδιο 1^ο: Ο συμπιεστής που κυκλοφορεί το ψυκτικό μέσο εντός του συστήματος είναι η καρδιά της Αντλίας Θερμότητας. Το ψυκτικό, πριν περάσει από τον συμπιεστή, είναι σε αέρια μορφή με χαμηλή πίεση. Λόγω του συμπιεστή αυξάνεται η πίεση του αερίου, θερμαίνεται και κατευθύνεται προς τον συμπυκνωτή (δηλαδή προς το εξωτερικό στοιχείο της Αντλίας Θερμότητας, που λειτουργεί ως συμπυκνωτής κατά τη λειτουργία ψύξης, όπως είπαμε παραπάνω).

Στάδιο 2^ο: Στον συμπυκνωτή το υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας αέριο αποβάλει τη θερμότητά του στο περιβάλλον (δηλαδή κρυώνει /αντλεί ψύξη) και μετατρέπεται σε υπόψυκτο υγρό υψηλής πίεσης.

Στάδιο 3^ο: Το υγρό υψηλής πίεσης διέρχεται από τη εκτονωτική βαλβίδα, η οποία μειώνει την πίεση και επομένως η θερμοκρασία πέφτει κάτω από τη θερμοκρασία του χώρου που ψύχεται. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα κρύο ψυκτικό υγρό χαμηλής πίεσης.

Στάδιο 4^ο: Το ψυκτικό υγρό χαμηλής πίεσης κατευθύνεται προς τον εξατμιστή (δηλαδή το εσωτερικό στοιχείο, έναν πλακοειδή εναλλάκτη που λειτουργεί ως εξατμιστής κατά τη λειτουργία θέρμανσης της Αντλίας Θερμότητας) όπου απορροφά θερμότητα από τον νερό του δικτύου θέρμανσης-ψύξης του εσωτερικού χώρου (δηλαδή ψύχει το νερό που κυκλοφορεί στα fan coil), κατά τη φάση της εξάτμισης, και μετατρέπεται σε αέριο χαμηλής πίεσης. Το αέριο επιστρέφει στον συμπιεστή και ο κύκλος επαναλαμβάνεται από την αρχή.

Ο Ψυκτικός Κύκλος κατά τη λειτουργία θέρμανσης της Αντλίας Θερμότητας

Στην λειτουργία θέρμανσης της Αντλίας Θερμότητας, τα στάδια αντιστρέφονται, ώστε να επιτευχθεί η παραγωγή θέρμανσης.

Τότε στον ψυκτικό κύκλο, για την παραγωγή θέρμανσης τα στάδια είναι ως εξής:

Στάδιο 1^ο: Ο συμπιεστής που κυκλοφορεί το ψυκτικό μέσο εντός του συστήματος είναι η καρδιά της Αντλίας Θερμότητας. Το ψυκτικό, πριν περάσει από τον συμπιεστή, είναι σε αέρια μορφή με χαμηλή πίεση. Λόγω του συμπιεστή αυξάνεται η πίεση του αερίου, θερμαίνεται και κατευθύνεται προς τον συμπυκνωτή (πλακοειδής  εναλλάκτης).

Στάδιο 2^ο: Στον συμπυκνωτή το υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας αέριο αποβάλει τη θερμότητά του στο νερό του δικτύου θερμανσης-ψύξης του εσωτερικού χώρου (δηλαδή θερμαίνει το νερό που κυκλοφορεί στα fan coil), και μετατρέπεται σε υπόψυκτο υγρό υψηλής πίεσης.

Στάδιο 3^ο: Το υγρό υψηλής πίεσης διέρχεται από τη εκτονωτική βαλβίδα, η οποία μειώνει την πίεση και επομένως η θερμοκρασία πέφτει κάτω από τη θερμοκρασία του χώρου που ψύχεται. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα κρύο ψυκτικό υγρό χαμηλής πίεσης.

Στάδιο 4^ο: Το ψυκτικό υγρό χαμηλής πίεσης κατευθύνεται προς τον εξατμιστή όπου απορροφά θερμότητα από το περιβάλλον, κατά τη φάση της εξάτμισης, και μετατρέπεται σε αέριο χαμηλής πίεσης. Το αέριο επιστρέφει στον συμπιεστή και ο κύκλος επαναλαμβάνεται από την αρχή.

Τι τύποι Αντλιών Θερμότητας υπάρχουν;

Οι αντλίες θερμότητας λειτουργούν όλες με παρόμοιο τρόπο, αλλά χωρίζονται σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με την πηγή ενέργειας και τον τρόπο απόδοσής της:

A. Αντλίες Θερμότητας Αέρος - Αέρος:

Χρησιμοποιούν τον εξωτερικό αέρα ως πηγή και τον εσωτερικό αέρα για την κυκλοφορία της θερμότητας. Σε αυτή την κατηγορία υπάγονται τα κλιματιστιτικά air-condition.

B. Αντλίες Θερμότητας Αέρος - Νερού:

• Χρησιμοποιούν τον ατμοσφαιρικό αέρα ως πηγή ενέργειας.
• Η θερμότητα μεταφέρεται μέσω νερού σε συστήματα θέρμανσης.
• Κατάλληλες για κάθε τύπο κατοικίας και λειτουργούν σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες.

Διαχωρίζονται σε

• μονομπλοκ (που έχουν μόνο εξωτερική μονάδα) και
• διαιρούμενου τύπου (πο διαθέτουν και εξωτερική και εσωτερική μονάδα. Στην εξωτερική μονάδα υπάρχει το ψυκτικό κύκλωμα, που αντλεί ενέργεια από το περιβάλλον, ενώ στην εσωτερική μονάδα, που συνήθως είναι επίτοιχη, υπάρχει το υδραυλικό κύκλωμα που τροφοδοτεί με ενέργεια τον εσωτερικό χώρο.).

Γ. Αντλίες Θερμότητας Νερού - Νερού:

• Κλειστού Κυκλώματος Γεωθερμικές Αντλίες: Χρησιμοποιούν εναλλάκτες για μεταφορά θερμότητας από το έδαφος σε νερό.
• Ανοιχτού Κυκλώματος Γεωθερμικές Αντλίες: Αξιοποιούν τη θερμική ενέργεια των υπόγειων υδάτων με γεωτρήσεις.

Πως μετράμε την Απόδοση μιας Αντλίας Θερμότητας; Τί είναι οι Βαθμοί Απόδοσης COP/EER και τί ειναι ο Εποχιακός Βαθμός Απόδοσης SCOP/SEER; 

Ο βαθμός απόδοσης COP (Coefficient of Performance ) είναι ένας κρίσιμος δείκτης που χρησιμοποιείται για να μετρηθεί η αποδοτικότητα ενός συστήματος θέρμανσης . Ο COP μετρά την αναλογία της παραγόμενης θερμικής ενέργειας προς την ενέργεια που καταναλώνεται για να λειτουργήσει το σύστημα.

Αν υποθέσουμε ότι μια αντλία θερμότητας καταναλώνει 1.5 kWh (κιλοβατώρες) ηλεκτρικής ενέργειας και παράγει 4.5 kWh θερμικής ενέργειας. Σε αυτήν την περίπτωση, ο βαθμός απόδοσης (COP) υπολογίζεται ως εξής:

Άρα στο παράδειγμα αυτό, ο βαθμός απόδοσης (COP) είναι 3, πράγμα που σημαίνει ότι για κάθε 1 κιλοβατώρα ηλεκτρικής ενέργειας που καταναλώνεται, παράγονται 3 κιλοβατώρες θερμικής ενέργειας. Ένα COP ίσο με 3 υποδηλώνει αρκετά αποδοτική λειτουργία του συστήματος θέρμανσης, καθώς η απόδοση είναι υψηλή.

Αντίστοιχα, ο βαθμός απόδοσης EER (Energy Efficiency Ratio), αναφέρεται στην αποδοτικότητα ενός οποιουδήποτε συστήματος ψύξης.

Στην πράξη όμως οι βαθμοί απόδοσης EER και COP μεταβάλλονται ανάλογα με τη διακύμανση της εξωτερικής θερμοκρασίας. Για αυτό, με τον ευρωπαϊκό Κανονισμό (ΕΕ) αριθ. 626/2011 ορίζεται ο εποχιακός βαθμός απόδοσης για την λειτουργία ψύξης (SEER) και  για την λειτουργία θέρμανσης (SCOP) των αντλιών θερμότητας.

Το SCOP και το SEER είναι ουσιαστικά οι εποχιακές εκδοχές του COP και του EER και λαμβάνουν υπόψη τις διακυμάνσεις των εποχικών συνθηκών. Οι διαφορές μεταξύ του COP και του SCOP, καθώς και μεταξύ του EER και του SEER, είναι στην αξιολόγηση της απόδοσης κατά τη διάρκεια όλου του έτους. Το SCOP και το SEER λαμβάνουν υπόψη τις εποχιακές μεταβολές της κλιματικής αντίδρασης του συστήματος, ενώ το COP και το EER προσδιορίζουν την απόδοση σε συγκεκριμένες συνθήκες.

 Οι τυπικοί βαθμοί απόδοσης για συμβατικές αντλίες θερμότητας και σύγχρονες με inverter (ρυθμιστή στροφών) φαίνονται στον παρακάτω πίνακα.

Ενδεικτικές τιμές εποχιακών βαθμών απόδοσης αντλίας θερμότητας και ψύκτη.

Πως να διαβάσω τα Τεχνικά Χαρακτηριστικά της Αντλίας Θερμότητας για να βρω την ισχύ της και τον βαθμό απόδοσης;

Ένα μεγάλο κεφάλαιο στην επιλογή Αντλίας Θερμότητας, το οποίο απασχολεί κυρίως τους μηχανικούς, αλλά ειναι λογικό να θέλουν να γνωρίζουν και οι τελικοί καταναλωτές είναι η ισχύς της Αντλίας Θερμότητας και ο βαθμός απόδοσης τους. Αναλόγως τον κατασκευαστή αντλίας θερμότητας, συνήθως αλλάζει και ο τρόπος που παρουσιάζεται η ισχύς και μετριέται ο βαθμός απόδοσης αυτής. Για παράδειγμα, παρακάτω ειναι ο πίνακας χαρακτηριστικών των Αντλιών Θερμότητας ARISTON NIMBUS POCKET: 

Όπως παρατηρούμε δίνονται διαφορετικές τιμές για την ισχύ και για τον βαθμό απόδοσης της Αντλίας Θερμότητας (ΑΘ) τόσο για τον τρόπο λειτουργίας (θέρμανση και ψύξη), όσο και για διαφορετικές θερμοκρασίές εξωτερικού περιβάλλοντος και παραγόμενου θερμικού ρευστού.

• Επεξηγόντας τον πίνακα παραπάνω, ας δούμε την 1η γραμμή που αναγράφει "Ονομαστική Θερμική Ισχύς (Ta +7^oC, Τw 35^oC)"
• δηλαδή η ισχύς της ΑΘ όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι +7^oC και
• η ΑΘ προσάγει θερμικό ρευστό 35^oC. Στην 2η γραμμή, αναφέρεται o βαθμός απόδοσης COP για αυτές τις συνθήκες.
• Στην 3η γραμμή, αλλάζουν οι παράμετροι, και πλέον μας δίδονται δεδομένα για εξωτερική θερμοκρασία -7^oC.
• Αντίστοιχα, στην 4η γραμμή δίδεται ο βαθμός απόδοσης για αυτές τις συνθήκες. 

Πρακτικά, αν δούμε τα παραπάνω στην 2η στήλη, όπου αναφέρεται στο μοντέλο ARISTON NIMBUS POCKET 50M NET R32, παρατηρούμε:

• Η ισχύς της συγκεκριμένης ΑΘ όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι +7^oC και η ΑΘ προσάγει θερμικό ρευστό 35^oC, είναι 5KW και ο βαθμός απόδοσης COP είναι 5.
• Ενώ, όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι -7^oC και η ΑΘ προσάγει θερμικό ρευστό 35^oC, η ισχύς παραμένει 5KW αλλά ο βαθμός απόδοσης COP πέφτει στο 2.9.
• Αντίστοιχα δεδομένα φαίνονται στον πίνακα και για όταν η Αντλία Θερμότητας λειτουργεί στην ψύξη, όπου μας δίδονται δεδομένα για την ισχύ και τον βαθμό απόδοσης της Αντλίας Θερμότητας, για εξωτερική θερμοκρασία 35^oC και παραγωγή θερμικου ρευστού είτε 18^oC είτε 7^oC.

Πλεονεκτήματα και Μειονεκτήματα της Αντλίας Θερμότητας

(+) Υπέρ της Αντλίας Θερμότητας (+)

Η χρήση της Αντλίας Θερμότητας για τη θέρμανση και την ψύξη ενός κτιρίου προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα.

Αναλυτικά, μερικά από αυτά τα πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν:

1. Εξοικονόμηση Ενέργειας: Οι Αντλίες Θερμότητας μεταφέρουν θερμότητα από τον εξωτερικό χώρο προς τον εσωτερικό, χρησιμοποιώντας λιγότερη ενέργεια από ό,τι θα απαιτούσαν παραδοσιακά συστήματα θέρμανσης και ψύξης, χάρη στον υψηλό βαθμό απόδοσης που επιτυγχάνουν.
2. Προστασία του Περιβάλλοντος: Επειδή χρησιμοποιούν λιγότερη ενέργεια και δεν απαιτούν χρήση ορυκτών καυσίμων, μειώνουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου, βοηθώντας έτσι στην προστασία του περιβάλλοντος.
3. Εύκολη Εγκατάσταση: Η εγκατάσταση των Αντλιών Θερμότητας, παρόλο που απαιτεί συγκεκριμένη τεχνογνωσία, είναι σχετικά απλή και γρήγορη σε σύγκριση με άλλα συστήματα θέρμανσης και ψύξης.
4. Χαμηλό Κόστος Συντήρησης: Συνήθως απαιτούν λιγότερη συντήρηση σε σχέση με παραδοσιακά συστήματα, μειώνοντας έτσι το κόστος συντήρησης στον μακροπρόθεσμο χρόνο.
5. Ασφάλεια - Αξιοπιστία - Ποιότητα: Οι σύγχρονες Αντλίες Θερμότητας είναι σχεδιασμένες για ασφάλεια, αξιοπιστία και υψηλή ποιότητα λειτουργίας.
6. Ευελιξία Διασύνδεσης: Μπορούν να συνδεθούν εύκολα με υπάρχουσες εγκαταστάσεις όπως υποδομές θέρμανσης ή ψύξης που ήδη υπάρχουν στο κτίριο.
7. Συνεργασία με Άλλες Εφαρμογές: Οι Αντλίες Θερμότητας μπορούν να συνεργαστούν με άλλες τεχνολογίες, όπως η ηλιοθερμία ή οι υφιστάμενοι λέβητες, προσφέροντας ένα ολοκληρωμένο υβριδικό σύστημα θέρμανσης και ψύξης.
8. Σύντομη Απόσβεση της Επένδυσης: Λόγω της εξοικονόμησης ενέργειας και των χαμηλών λειτουργικών και συντηρητικών δαπανών, η επένδυση σε μια Αντλία Θερμότητας συνήθως αποσβένεται σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Αυτά τα πλεονεκτήματα καθιστούν τις Αντλίες Θερμότητας μια αποδοτική, οικολογική και οικονομική λύση για τη θέρμανση και την ψύξη κτιρίων.

(-) Κατά της Αντλίας Θερμότητας (-)

Η χρήση της Αντλίας Θερμότητας για τη θέρμανση και την ψύξη έχει και ορισμένα μειονεκτήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη:

1. Αρχικό Κόστος: Η αρχική εγκατάσταση μιας Αντλίας Θερμότητας μπορεί να είναι αρκετά ακριβή σε σύγκριση με άλλα συστήματα θέρμανσης και ψύξης. Ωστόσο, με την ευρεία χρήση των Αντλιών Θερμότητας, μειώνεται και το κόστος τους για τον τελικό καταναλωτή., με την διαφορά να ειναι ιδιαίτερα αισθητή σε σχέση με μια δεκαετία πριν. Ταυτόχρονα, όπως σε όλα τα προιόντα, υπάρχουν διαφορετικές κατηγορίες ποιότητας/τιμής στις Αντλίες Θερμότητας και άρα ο καταναλωτής μπορεί να επιλέξει μια πιο φθηνή αντλία θερμότητας, συμβιβαζόμενος στην ποιότητα κατασκευής, τις λειτουργίες και την απόδοση.
2. Εξάρτηση από το Κλίμα - Απόδοση σε Χαμηλές Θερμοκρασίες: Η απόδοση της Αντλίας Θερμότητας μπορεί να επηρεαστεί από τις κλιματικές συνθήκες της περιοχής όπου εγκαθίσταται. Συγκεκριμένα, ορισμένες Αντλίες Θερμότητας μπορεί να μην λειτουργούν αποτελεσματικά σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Για την αποφυγή τέτοιων περιπτώσεων προτείνεται η συνεργασία με μηχανικό για την επιλογή του κατάλληλου μηχανήματος ανα περίπτωση.
3. Αισθητικοί Περιορισμοί: Σε ορισμένες περιπτώσεις, οπως πχ χαρακτηρισμένες περιοχές, παραδοσιακοί οικισμοί και σε άλλα κτήρια με αρχιτεκτονικούς περιορισμούς, η εγκατάσταση της Αντλίας Θερμότητας μπορεί να δημιουργήσει πρόβλημα λόγω της ανάγκης της για εγκατάσταση σε εξωτερικό χώρο. 

Παρόλα αυτά, παραμένει γεγονός ότι οι Αντλίες Θερμότητας αποτελούν την πλέον βιώσιμη και αποδοτική λύση για τη θέρμανση και την ψύξη κτηρίων.

Τι είναι η διαστασιολόγηση Αντλίας Θερμότητας; 

Η διαστασιολόγηση μιας αντλίας θερμότητας για ένα κτήριο αναφέρεται στην διαδικασία υπολογισμού του μεγέθους ή της ισχύος της αντλίας θερμότητας που απαιτείται για τη θέρμανση και τον κλιματισμό του. Ο σκοπός της διαστασιολόγησης είναι να διασφαλίσει ότι η αντλία θερμότητας έχει την κατάλληλη ισχύ για να διατηρεί τους εσωτερικούς χώρους του κτηρίου στην επιθυμητή θερμοκρασία και να παρέχει αποδοτική θέρμανση και ψύξη.

Κατά τη διαδικασία διαστασιολόγησης, λαμβάνονται υπόψη πολλοί παράγοντες, με βασικούς τους παρακάτω:

Εμβαδόν των εσωτερικών χώρων του κτηρίου: Το μέγεθος του κτιρίου είναι σημαντικός παράγοντας για τον υπολογισμό της αναγκαίας ισχύος.

Θερμικές απώλειες: Πρέπει να υπολογιστούν οι θερμικές απώλειες του σπιτιού, που εξαρτώνται από την ποιότητα της μόνωσης, τα υλικά του κτηρίου και τον τύπο των κουφωμάτων. Ένα καλά μονωμένο σπίτι απαιτεί λιγότερη ισχύ για θέρμανση.

Θέση Κτηρίου: Η τοποθεσία που βρίσκεται το κτήριο επηρεάζει ιδιαίτερα την επιλογή (διαστασιολόγηση) Οι τοπικές κλιματικές συνθήκες, όπως οι χειμερινές θερμοκρασίες, επηρεάζουν τις απαιτήσεις θέρμανσης. Χαμηλότερες θερμοκρασίες απαιτούν περισσότερη ισχύ από την αντλία θερμότητας. Ιδιαίτερα για την Αντλία Θερμότητας η Κλιματική Ζώνη στην οποία βρίσκεται το κτήριο, έχει ιδιαίτερη σημασία.

Χρήση του κτηρίου: Διαφορετικές ανάγκες σε θέρμανση και ψύξη έχει μια οικία, και διαφορετικές ενας επαγγελματικός χώρος. Σε κάθε περίπτωση πρέπει να ληφθεί υπόψη η χρήση και το πλήθος ατόμων ώστε να γίνει σωστή διαστασιολόγηση.

Επιθυμητή θερμοκρασία: Η θερμοκρασία που επιθυμείτε να διατηρήσετε στο εσωτερικό του κτιρίου επηρεάζει τις απαιτήσεις θέρμανσης και ψύξης. Εξαρτάται φυσικά και από το σύστημα διανομής που χρησιμοποιείται (καλοριφέρ, ενδοδαπέδια θέρμανση ή fan coils).

Σε κάθε περίπτωση, απαιτείται συνεργεσία με έμπειρο και εξειδικευμένο μηχανικό για τη σωστή διαστασιολόγηση της Αντλίας Θερμότητας, ώστε να επιτευχθεί η βέλτιστη σχέση μεταξύ της κατανάλισκόμενης ενέργειας και της θερμικής άνεσης που επιτυγχάνει. 

Ενδεικτικά Παραδείγματα διαστασιολόγησης Αντλίας Θερμότητας

Αντλία Θερμότητας για 80 τ.μ.

Όπως είπαμε παραπάνω, δεν αρκούν τα τετραγωνικά μέτρα ενός χώρου, για να γίνει η επιλογή κατάλληλης αντίας θερμότητας. Πρέπει να γνωρίζουμε απαντήσεις σε ερωτήματα όπως: Σε ποια περιοχή βρίσκεται το κτήριο, είναι οικία ή επαγγελματικός χώρος, μονοκατοικία ή διαμέρισμα, πότε κατασκευάστηκε, κλπ.

Για χάριν παραδείγματος, ας επιλέξουμε ενα διαμέρισμα περίπου 80 τ.μ. στο νομό Αττικής (Κλιματική Ζώνη Β), κατασκευής το 2000. Μια γρήγορη εκτίμηση των απωλειών θέρμανσης σε μια τέτοια κατοικία, θα έδινε ως αποτέλεσμα ότι θα κάλυπτε τις ανάγκες θέρμανσης-ψύξης μια Αντλία Θερμότητας με ισχύ 9-9,5KW.

Ένα αντίστοιχο διαμέρισμα 80 τ.μ στην Καλαμάτα (Κλιματική Ζώνη Α), ενώ θα είχε λιγότερες ανάγκες για τη θέρμανση, θα είχε παρόμοιες ανάγκες για την ψύξη, άρα και πάλι θα χρειαζόταν μια Αντλία Θερμότητας 9,5KW.

Αν στο ίδιο διαμέρισμα ειχε γίνει πρόσφατα ανακαίνιση και πλέον είχε καλύτερη θερμομόνωση στους τοιχος και σύγχρονα ενεργειακά κουφώματα και ταυτόχρονα υπήρχε και αυτονομία ανα δωμάτιο πχ 3-4 θερμοστάτες (αυτονομίες), πιθανότατα να το κάλυπτε και μια Αντλία Θερμότητας 6KW.

Αντλία Θερμότητας για 100 τ.μ.

Αν εξετάζαμε ενα πιο σύγχρονο κτήριο, πχ ένα διαμέρισμα 100 τ.μ κατασκευής μετά το 2018, και με πλήρη αυτονομία ανα δωμάτιο, σε μια περιοχή με ήπιο κλίμα, όπως η Κρήτη, μια λογική επιλογή θα ήταν μια μικρή Αντλία Θερμότητας των 5KW, όπου με συνεχόμενη λειτουργία, θα κάλυπτε τις ανάγκες θερμανσης και ψύξης του διαμερίσματος.

Όμως ενα αντίστοιχο διαμέρισμα, σε μια περιοχή με δυσμενές κλίμα, πχ Γρεβενά, Κοζάνη, Καστοριά, Φλώρινα, θα χρειαζόταν μια μεγαλύτερη σε ισχύ Αντλία Θερμότητας.

Αντλία Θερμότητας για 120 τ.μ.

Αν εξετάσουμε μια παλιά μονοκατοικία 120 τ.μ. (κατασκευής 1980) σε ενα ορεινό χωρίο (Κλιματική ζώνη Γ) θα καταλήψουμε ότι για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης-ψύξης θα χρειαστέι μια Αντλία Θερμότητας με ισχύ περίπου 20KW.

Αντλία Θερμότητας για 200 τ.μ.

Με μια αντίστοιχη Αντλία Θερμότητας με ισχύ 20KW, μπορούν να καλυφθούν οι ανάγκες μια μεγαλύτερης μονοκατοικίας με χώρους 200 τ.μ. σε αντίστοιχη περιοχή (Κλιματική ζώνη Γ), αν έχει κατασκευαστεί μετά το 1990 με πιο σύγχρονα υλικά και μονώσεις. 

Τρόπος και Κόστος Εγκατάστασης της Αντλίας Θερμότητας

Εξωτερική εγκατάσταση: Η εγκατάσταση της Αντλία Θερμότητας γίνεται σε εξωτερικό χώρο, καθώς πρέπει ανεμπόδιστα να αντλεί ενέργεια από το εξωτερικό περιβάλλον. Για αυτό απαγορεύεται η τοποθέτηση τους σε κλειστό χώρο, ή η κάλυψη τους με κουβούκλια, σιδηροκατασκευές, πάνελ κλπ. 

Σύνδεση με δίκτυο διανομής: Αναλόγως αν πρόκειται για αναβάθμιση υφιστάμενου συστήματος θέρμανσης ή εγκατάσταση νέου συστήματος, αλλάζει ο τρόπος εγκατάστασης και συγκεκριμένα ο τρόπος σύνδεσης με το δίκτυο διανομής. Ως δίκτυο διανομής νοούνται οι τερματικές μονάδες που θα μεταδώσουν τη θερμική ενέργεια στους χώρους καθώς και οι απαραίτητες σωληνώσεις για την σύνδεση αυτών. Οι πιο συνηθισμένες τερματικές μονάδες είναι:

• Σώματα Καλοριφέρ
• Ενδοδαπέδια Θέρμανση
• Fan Coils

Σε υφιστάμενες εγκατάστασεις, θα πρέπει η Αντλία Θερμότητας να συνδεθεί στο υφιστάμενο κολλεκτέρ, από το οποίο μεταφέρεται η θερμική ενέργεια στις τερματικές μονάδες. Αυτό σε ορισμένες περιπτώσεις δημιουργεί πρόβλημα, καθώς η όδευση των σωληνώσεων από το σημείο εγκατάστασης της Αντλίας Θερμότητας προς το υφιστάμενο κολλεκτέρ, ίσως να μην ειναι πολύ εύκολη. Απαραίτητα χρειάζεται συνεργασία με έμπειρο μηχανικό και τεχνικούς για την επιτυχία της εγκατάστασης.

Κόστος εγκατάστασης: Το κόστος εγκατάστασης για την Αντλία Θερμότητας εξαρτάται απο αρκετούς παράγοντας, όπως αν ειναι νέα ή υφιστάμενη εγκατάσταση, η θέση εγκατάστασης και η απόσταση από τις τερματικές μονάδες κ.α. Χονδρικά θα μπορούσαμε να αναφέρουμε ένα ενδεικτικό κόστος της τάξης των 900-1200€ συμπεριλαμβανομένων των μικρουλικών εγκατάστασης, αλλά όχι των σωληνώσεων του δικτύου διανομής.

Τρόπος Λειτουργίας/Χρήσης Αντλίας Θερμότητας

Μόνο για θέρμανση - Σύνδεση με καλοριφέρ - Για θέρμανση και για ψύξη - Σύνδεση με fan coil - Ενδοδαπέδια Θέρμανση -  Συνεχόμενη λειτουργία ή διακοπτόμενη

Μια μεγάλη συζήτηση υπάρχει μεταξύ των ειδικών του κλάδου σχετικά με τον βέλτιστο τρόπο λειτουργίας της Αντλίας Θερμότητας αναλόγως της εγκατάστασης και των τερματικών μονάδων. 

• Σε νέες εγκαταστάσεις συνήθως επιλέγεται η εγκατάσταση μονάδων fan coil, με τις οποίες μπορεί να γίνει και θέρμανση και ψύξη των χώρων. Σε αυτές τις περιπτώσεις η Αντλία Θερμότητας παράγει και στέλνει προς τα fan coils θερμικό υγρό με θερμοκρασία περίπου 45^oC για τη λειτουργία θέρμανσης, ενώ στη λειτουργία ψύξης παράγει θερμικό υγρό με θερμοκρασία περίπου 7^oC.
• Σε αντίθεση η εγκατάσταση με σώματα καλοριφέρ έχει τον περιορισμό ότι το σύστημα θα λειτουργέι μόνο τον χειμώνα για παραγωγή θέρμανσης. Δεν γίνεται ψύξη χώρων μέσω σωμάτων καλοριφέρ. Για τη λειτουργία σωμάτων καλοριφέρ με χρήση Αντλία Θερμότητας, πρέπει η Αντλία Θερμότητας να παράγει και να στέλνει προς τα σώματα θερμικό υγρό με θερμοκρασία περίπου 60^oC.
• Στην περίπτωση της ενδοδαπέδιας θέρμανσης, μπορεί να γίνει και θέρμανση των χώρων τον χειμώνα και δροσισμός το καλοκαίρι (προσοχή, όχι ψύξη). Ο δροσισμός επιτυγχάνεται παρέχοντας κρύο θερμικό υγρό στο σύστημα ενδοδαπέδιας. Ο δροσισμός δεν θα ψύξει το χώρο, αλλά θα προσφέρει μια αίσθηση δροσιάς. Για την περίοδο θέρμανσης, η Αντλία Θερμότητας πρέπει να τροφοδοτεί την ενδοδαπέδια θέρμανση με θερμικό υγρό θερμοκρασίας περίπου 35^oC, ενώ για τον δροσιμό 18^oC.

Συνεχόμενη ή διακοπτόμενη λειτουργία

Στα συμβατικά συστήματα θέρμανσης με πηγή θερμότητας λέβητα πετρελαίου ή υγραερίου/φυσικού αερίου είναι συνηθισμένη τακτική η διακοπτόμενη λειτουργία. Δηλαδή, όταν οι χρήστες κρυώνουν, ανοίγουν την θέρμανση και σε σχετικά λίγο χρόνο, ο χώρος ζεσταίνεται. Αυτά τα συστήματα έχουν γρήγορη απόκριση (με εξαίρεση τις εγκατάστασεις με ενδοδαπέδια θέρμανση) και η διακοπτόμενη λειτουργία δεν επηρεάζει ιδιαίτερα το κόστος λειτουργίας του.

Στις εγκαταστάσεις με Αντλίες Θερμότητας, αυτό ο τρόπος χρήσης δεν ειναι ο ενδεδειγμένος, καθώς η διακοπτόμενη λειτουργία λόγω της αυξημένης αδράνειας των συστημάτων με αντλίες θερμότητας θα δυσχεράνει τη θερμική άνεση στον χώρο. Για αυτό ενδείκνυεται η συνεχομένη λειτουργία της Αντλίας Θερμότητας, με διατήρηση μιας σταθερής θερμοκρασίας στον χώρο καθόλη την περίοδο θέρμανσης τον χειμώνα (ή αντίστοιχα ψύξης το καλοκαίρι). Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται και η οικονομική λειτουργία, αφού η Αντλία Θερμότητας καταναλώνει πολύ λιγότερη ενέργεια για να διατηρήσει εναν χώρο σε μια επιθυμητή θερμοκρασία, από ότι για παραδείγμα για να ανεβάσει τη θερμοκρασία σε ενα απόλυτα κρύο χώρο.

Κατανάλωση Αντλίας Θερμότητας - Πόσο ρεύμα καίει η Αντλία Θερμότητας;

Η Αντλία Θερμότητας έχει πλέον καθιερωθεί ως ο οικονομικότερος τρόπος θέρμανσης. Αυτό το επιβεβαιώνουν όλες οι συγκριτικές μελέτες, τόσο του Εθνικού Μετσοβιου Πολυτεχνείου όσο και της ANDRIANOS. Παρόλες τις αυξομειώσεις στην τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος, οι υψηλοί βαθμοί απόδοσης των Αντλιών Θερμότητας τις προκρίνουν για την οικονομική τους λειτουργία σε σύγκριση με άλλα συμβατικά συστήματα.

Πλήρης ανάλυση του κόστους λειτουργίας μιας Αντλία Θερμότητας σε σύγκριση με άλλα συστήματα θα βρείτε στην σχετική μελέτη της ANDRIANOS.

Πρακτικά, μια Αντλία Θερμότητας επιτυγχάνει την οικονομικότερη λειτουργία. Όμως δεν ειναι η πιο οικονομική επιλογή για την αγορά και την εγκατάσταση της. Ωστόσο συνήθως το κόστος αγοράς αποσβένεται σύντομα χάρη στην οικονομική της λειτουργία.

Τακτική Συντήρηση και πιθανές βλάβες των Αντλιών Θερμότητας

Η τακτική ετήσια συντήρηση των Αντλιών Θερμότητας είναι απαραίτητες για την ορθή λειτουργίας τους. Μια σωστή συντήρηση από επαγγελματίες εξειδικευμένους τεχνικούς πρέπει να περιλαμβάνει:

• Έλεγχος διαρροών ψυκτικού υγρού. Συμπλήρωση ψυκτικού μέσου σε περίπτωση διαρροής.
• Έλεγχος διαρροών ψυκτελαίου.
• Έλεγχος λειτουργίας ανεμιστήρων συμπυκνωτή (ακουστικός) και αμπερομέτρηση.
• Αμπερομέτρηση συμπιεστών και έλεγχος λειτουργίας
• Μέτρηση αντίστασης συμπιεστών.
• Έλεγχος ακροδεκτών συμπιεστού και σύσφιξη.
• Έλεγχος λειτουργίας και ρύθμιση ηλεκτρονικών βαλβίδων του συμπιεστή.
• Μέτρηση πιέσεων αναρρόφησης και κατάθλιψης ψυκτικών κυκλωμάτων.
• Έλεγχος κυκλώματος νερού και κυκλοφορητή εάν υπάρχει.
• Καθαρισμός φίλτρου νερού μηχανήματος.
• Μέτρηση θερμοκρασίας εισόδου /εξόδου νερού.
• Έλεγχος λειτουργίας πρεσσοστάτων χαμηλής – υψηλής πίεσης .
• Έλεγχος των επαφών όλων των ρελέ, θερμικών, χρονικών, (μέτρηση με βολτόμετρο).
• Πλύσιμο συμπυκνωτών με πιεστική αντλία και ειδικό χημικό.
• Καθαρισμός πινάκων και σύσφιξη συνδέσεων ισχύος και αυτοματισμού.
• Έλεγχος ρελέ ισχύος συμπιεστών, ανεμιστήρων και κυκλοφορητή.
• Έλεγχος όλων των θερμοστοιχείων (thermistors) και θερμοστατών.
  Έλεγχος όλων των μετατροπών πίεσης (pressure transducers).
• Έλεγχος διακόπτη ροής.
• Έλεγχος θερμοστάτη.
• Εκκίνηση και έλεγχος καλής λειτουργίας.

Σε όλα τα παραπάνω μέρη-στοιχεία της Αντλίας Θερμότητας, μπορεί να εμφανιστεί βλάβη ή δυσλειτουργία, για αυτό και πρέπει να περιλαμβάνονται στην τακτική συντήρηση.

Κόστος Ετήσιας Συντήρησης Αντλίας Θερμότητας: Το κόστος για την ετήσια συντήρηση της Αντλίας Θερμότητας είναι περίπου 100€

Αξίζει η επένδυση σε μια Αντλία Θερμότητας;

Ναι! Ξεκάθαρα αξίζει η επένδυση σε μια Αντλία Θερμότητας αφού η διαφορά στο κόστος λειτουργίας με τα συμβατικά συστήματα είναι πλέον πολύ μεγάλο. Μπορείτε να δείτε μια σύγκριση στον πίνακα παρακάτω:

Κόστος Θερμικής Ενέργειας σε Ευρώ ανά Κιλοβατώρα (€/KWh) αναλόγως το σύστημα θέρμανσης 

Αντλίες Θερμότητας CARRIER, TOSHIBA & ARISTON από την ANDRIANOS

Η ANDRIANOS, με εμπειρία από το 1994 στα συστήματα θέρμανσης, ψύξης και κλιματισμού προσφέρει monoblock & split αντλίες θερμότητας των Οίκων CARRIER, TOSHIBA & ARISTON ικανότητας από 4kW έως 5350 kW, με συμπιεστές τύπου scroll ή screw, αξονικούς ή φυγοκεντρικούς ανεμιστήρες και δυνατότητα ενσωματωμένου υδραυλικού κιτ, καθώς και έξυπνα συστήματα συνδεσιμότητας.