Γεωθερμικές εφαρμογές σε ξενοδοχειακά συγκροτήματα και κτίρια γραφείων
Ο στόχος ενός γεωθερμικού συστήματος είναι η εξοικονόμηση ενέργειας και η απαλλαγή από τα συμβατικά καύσιμα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα εξοικονόμηση χρημάτων που αγγίζει το 55% κατά την λειτουργία της θέρμανσης και 35% κατά την λειτουργία της ψύξης. Ένα γεωθερμικό σύστημα μπορεί να καλύψει εξ’ ολοκλήρου τις θερμικές απαιτήσεις ενός κτιρίου ανεξαρτήτως μεγέθους και χρήσης, είτε δηλαδή αυτό είναι κατοικία, είτε ένα ξενοδοχειακό συγκρότημα είτε συγκρότημα γραφείων. Όσο μεγαλύτερο είναι το κτίριο, τόσο περισσότερο μειώνεται το κόστος εγκατάστασης ανά kW και αυξάνεται το ποσό εξοικονόμησης σε σχέση με ένα συμβατικό σύστημα. Έμφαση δίνεται στα ξενοδοχειακά συγκροτήματα και στα κτίρια γραφείων λόγω των υψηλών ενεργειακών απαιτήσεων, των απαιτήσεων αυτονομίας, και ενδεχομένως της έλλειψης περιβάλλοντα χώρου και συνεχούς υδροφορίας, εφόσον ως επί το πλείστον είναι εγκατεστημένα σε αστικές περιοχές.
Η αρχή λειτουργίας ενός γεωθερμικού συστήματος βασίζεται στην ενέργεια που μπορεί να προσφέρει η γεωθερμία και να απορροφήσει το υπέδαφος. Κατά την διάρκεια των χειμερινών μηνών πραγματοποιείται θέρμανση του κλιματιζόμενου χώρου μέσω μεταφοράς θερμότητας από το έδαφος, ενώ τους καλοκαιρινούς μήνες πραγματοποιείται ψύξη του χώρου μέσω απαγωγής θερμότητας από τον κλιματιζόμενο χώρο. Οι διεργασίες αυτές πραγματοποιούνται με χρήση γεωθερμικής αντλίας θερμότητας. Μια γεωθερμική αντλία θερμότητας έχει ως πηγή ενέργειας την ηλεκτρική και στόχο την μεταφορά ενέργειας μεταξύ εδάφους και κτιρίου.
Ο νέος τύπος γεωθερμικών αντλιών θερμότητας, εμφανίζει πλήθος καινοτόμων χαρακτηριστικών και μεγαλύτερα ποσοστά εξοικονόμησης. Είναι αντλίες θερμότητας νερού-αέρος και πραγματοποιούν την διανομή των φορτιών σε κάθε χώρο που πρόκειται να κλιματιστεί αθόρυβα και με απλή λειτουργία. Χρησιμοποιούν δηλαδή ως πηγή ενέργειας το νερό και διοχετεύουν θερμό ή ψυχρό αέρα στον κλιματιζόμενο χώρο. Ελέγχονται με θερμοστάτη ενσωματωμένο επάνω τους ή με θερμοστάτη τοίχου. Υπάρχουν διάφορες επιλογές σχετικά με τον τύπο τους, ανάλογα με τις απαιτήσεις του ενδιαφερόμενου, μπορούν δηλαδή να είναι είτε εμφανείς στο χώρο είτε να έχουν κάλυμμα. Οι μονάδες μπορούν να εγκατασταθούν είτε με ανοιχτό είτε με κλειστό γεωθερμικό σύστημα. Στην περίπτωση του ανοιχτού συστήματος οι μονάδες συνδέονται απευθείας με το κύκλωμα των υδρογεωτρήσεων , ενώ σε κλειστό κύκλωμα απευθείας με το κύκλωμα ανακυκλοφορίας του γεωσυλλέκτη. Γι αυτό τον λόγο δεν χρειάζονται ξεχωριστές πρόσθετες μονάδες ανακυκλοφορίας αέρα στον κλιματισμό χώρο, ούτε κανάλια αέρα εφ’ όσον κάθε αντλία διαθέτει στόμια αέρα προσαρμοσμένα πάνω σε αυτή. Το βασικό πλεονέκτημα που προκύπτει από αυτό είναι ότι μπορούν να εφαρμοστούν σε ένα ήδη υφιστάμενο κτίριο, χωρίς να χρειαστεί πλήρης μετατροπή του συστήματος. Παρέχεται η δυνατότητα δηλαδή να καταργηθούν τα παλαιά σώματα από τους χώρους του κτιρίου και να συνδεθούν οι αντλίες με το υφιστάμενο δίκτυο νερού. Αυτό οδηγεί σε σημαντική εξοικονόμηση εφ’ όσον δεν χρειάζεται υδραυλική εργασία για την ανακατασκευή του υδραυλικού δικτύου.
Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα που προσφέρουν οι μονάδες, είναι η δυνατότητα αυτονομίας του κάθε χώρου, γεγονός που συνήθως απαιτείται σε κτίρια γραφείων και σε ξενοδοχειακές μονάδες, ειδικά αυτές που δεν εμφανίζουν συνεχή πληρότητα. Αυτό παρέχει την ταυτόχρονη επιλογή ψύξης ή θέρμανσης σε κάθε χώρο. Σε ένα χώρο δηλαδή ενδέχεται να εφαρμόζεται ψύξη και σε κάποιον άλλο θέρμανση. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την αντιστάθμιση των ενεργειακών φορτίων και έτσι η θερμοκρασία της κεντρικής στήλης και του δοχείου αδρανείας παραμένει σταθερή. Αυτό οδηγεί στον περιορισμό ή ακόμα και μηδενισμό χρήσης του γεωσυλλέκτη ή των υδρογεωτρήσεων, προσφέροντας ακόμα μεγαλύτερη εξοικονόμηση ενέργειας.
Ένα γεωθερμικό σύστημα για να λειτουργήσει απαιτεί είτε αρκετό περιβάλλοντα χώρο είτε πλούσια και συνεχή υδροφορία. Ο περιβάλλοντας χώρος είναι απαραίτητος όταν πρόκειται να εφαρμόσουμε κλειστό γεωθερμικό σύστημα όπου απαιτείται εκσκαφή και εγκατάσταση του γεωσυλλέκτη. Όταν μιλάμε για ανοιχτό γεωθερμικό σύστημα, η πλούσια και συνεχής υδροφορία κατά την διάρκεια όλου του έτους είναι βασική προϋπόθεση ώστε να πραγματοποιείται η σωστή λειτουργία του συστήματος και η ικανοποίηση των θερμικών και ψυκτικών φορτίων που απαιτούνται. Ωστόσο στις αστικές περιοχές ενδέχεται να υπάρξουν προβλήματα που δυσχεραίνουν την εφαρμογή ενός γεωθερμικού συστήματος, χωρίς αυτό να σημαίνει ότι την κάνουν αδύνατη. Το βασικό πρόβλημα που εμφανίζεται στις αστικές περιοχές είναι η έλλειψη περιβάλλοντα χώρου, συνεχούς και πλήρους υδροφορίας σε συνδυασμό με τις υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις των κτιρίων, που ως επί το πλείστον καταλαμβάνουν μεγάλη έκταση και ύψος. Η λύση στο πρόβλημα είναι η εφαρμογή υβριδικών συστημάτων σε συνδυασμό με αντλία με σκοπό την επίτευξη μέγιστης εξοικονόμησης.
Το υβριδικό σύστημα, έχει την ίδια αρχή λειτουργίας με ένα αμιγώς γεωθερμικό σύστημα, όμως η πηγή ενέργειας δεν είναι το έδαφος και ο υπόγειος ή επιφανειακός υδροφόρος ορίζοντας, αλλά ένα τεχνητά διαμορφωμένο γεωθερμικό περιβάλλον. Δηλαδή για την παραγωγή θέρμανσης και ψύξης πραγματοποιείται ανταλλαγή θερμικών και ψυκτικών φορτίων με ένα ενεργειακό επίπεδο, που στην προκειμένη περίπτωση δεν είναι το έδαφος αλλά ένα σύστημα-καυστήρα λέβητα και πύργου ψύξης, που ουσιαστικά αντικαθιστά τον γεωσυλλέκτη και τις υδρογεωτρήσεις. Σκοπός του υβριδικού συστήματος είναι να τροφοδοτήσει την αντλία θερμότητας με νερό σταθερής χαμηλής θερμοκρασίας, 16 -20ο C. Κατά την χειμερινή περίοδο τα θερμικά φορτία αντλούνται από τον καυστήρα-λέβητα, ενώ κατά την θερινή περίοδο πραγματοποιείται απαγωγή των φορτίων από το εσωτερικό του κτιρίου στον πύργο ψύξης, ο οποίος είναι τοποθετημένος στο δώμα του κτιρίου. Η εξοικονόμηση ενέργειας που επιτυγχάνεται μέσω του υβριδικού συστήματος είναι μικρότερη εν συγκρίσει με ένα αμιγώς γεωθερμικό, ούτε η ολική απελευθέρωση από τον καυστήρα-λέβητα πραγματοποιείται. Παρ όλα αυτά η συνολική εξοικονόμηση ενέργειας που παρατηρείται είναι της τάξεως του 40%, γεγονός που οφείλεται τόσο στον υψηλό συντελεστή απόδοσης των αντλιών νερού-αέρος όσο και στις μειωμένες επενεργοποιήσεις των στοιχείων του υβριδικού συστήματος.
Από τα παραπάνω εξάγουμε το συμπέρασμα ότι οι αντλίες είναι η πιο συμφέρουσα λύση για ξενοδοχειακά συγκροτήματα ή κτίρια γραφείων, λόγω της αυτονομίας που προσφέρουν σε κάθε κλιματιζόμενο χώρο και την εξοικονόμηση ενέργειας που προκύπτει ως αποτέλεσμα της ισοστάθμισης των ενεργειακών φορτίων και των μειωμένων επενεργοποιήσεων των στοιχείων του συστήματος. Η εξοικονόμηση αυτή αυξάνεται αν λάβουμε υπ όψη το πρόσθετο κέρδος που προκύπτει από την μετατροπή ενός ήδη υπάρχοντος συστήματος. Μπορεί να εφαρμοστεί και σε κλειστό και σε ανοιχτό σύστημα. Η έλλειψη περιβάλλοντος χώρου και συνεχούς υδροφορίας επιλύεται με την εφαρμογή υβριδικών συστημάτων στις αστικές περιοχές.