Τι πρέπει να γνωρίζουμε για τις αντλίες θερμότητας (Μέρος 1: Βασικά)

Αερόψυκτες & υδρόψυκτες αντλίες θερμότητας

Οι αντλίες θερμότητας λειτουργούν ως μηχανές άντλησης ενέργειας από το περιβάλλον για την παραγωγή θέρμανσης. Αυτό σημαίνει ότι καταναλώνουν ένα πολύ μικρό ποσοστό ηλεκτρικής ενέργειας (περίπου το 20%~40% της ονομαστικής τους ισχύος), ενώ αντλούν την υπόλοιπη ενέργεια από το περιβάλλον. Ανάλογα με τον τρόπο άντλησης της θερμότητας χαρακτηρίζονται:
  • σε αερόψυκτες μονάδες (αντλούν θερμότητα από τον αέρα) ή
  • υδρόψυκτες - γεωθερμικές μονάδες (αντλούν θερμότητα από τη γη)

Λόγω της συναλλαγής τους με το περιβάλλον, ο βαθμός απόδοσής τους δεν είναι σταθερός, αλλά επηρεάζεται από τις θερμοκρασιακές συνθήκες του περιβάλλοντος. Η τεχνολογία που χρησιμοποιεί η αντλία θερμότητας καθορίζει την αξιοπιστία της και την υψηλή αποδοτικότητά της. Οι αντλίες θερμότητας υψηλής ενεργειακής αποδοτικότητας (βαθμός απόδοσης > 3,3) εντάσσονται στις ανανεώσιμες μορφές παραγωγής θερμότητας και αποτελούν καθαρή μορφή θέρμανσης με χαμηλό περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

Πρωτογενής ενέργεια και αντλία θερμότητας

Στον παρακάτω πίνακα συγκρίνεται η μετατροπή των τριών βασικών καυσίμων σε θερμότητα. Τα καύσιμα είναι:
  • ηλεκτρική ενέργεια
  • πετρέλαιο
  • φυσικό αέριο
Για την ηλεκτρική ενέργεια έχουμε δύο τρόπους μετατροπής:
  • ηλεκτρική ενέργεια με άμεση μετατροπή π.χ ηλεκτρική θερμάστρα (Electric heating)
  • ηλεκτρική ενέργεια που τροφοδοτεί αντλία θερμότητας (electr. HP)
Για κάθε καύσιμο έχουμε τρεις στήλες:
  • Αριστερά είναι η πρωτογενής ενέργεια του καυσίμου δηλαδή η ενέργεια που επιβαρύνει το περιβάλλον.
  • Στη μέση είναι η αποδιδόμενη ενέργεια του καυσίμου που εξαρτάται από το βαθμό απόδοσης της συσκευής μετατροπής π.χ λέβητας για το πετρέλαιο.
  • και δεξιά είναι η καταναλισκόμενη ενέργεια για τη θέρμανση της οικίας. Ορίζεται 100% για όλα τα καύσιμα.

Άμεση μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας σε θέρμανση

Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται στους θερμικούς σταθμούς παραγωγής με την καύση λιγνίτη, πετρελαίου, φυσικού αερίου κ.ά. είναι η πιo σπάταλη ενέργεια για το περιβάλλον, διότι ο βαθμός απόδοσης των σταθμών παραγωγής μαζί με τις απώλειες μεταφοράς είναι η = 0,34 δηλαδή πολύ χαμηλός. Έτσι, για να παράγουμε 1 kWh θερμότητας θα επιβαρύνουμε το περιβάλλον με 1/0,34 = 2,94 kWh.

Μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας σε θέρμανση με αντλία θερμότητας

Η ηλεκτρική ενέργεια τροφοδοτεί μία αντλία θερμότητας με συντελεστή συμπεριφοράς COP = 3. Για 1 kWh θερμότητας θα επιβαρύνουμε το περιβάλλον με 1,01 kWh. Πρωτογενής ενέργεια για διάφορα καύσιμα (Πηγή ASUE)
Με βάση τον πίνακα, η ηλεκτρική ενέργεια όταν μετατρέπεται σε θερμότητα με τη βοήθεια αντλίας θερμότητας με συντελεστή συμπεριφοράς COP > 3 αφήνει το μικρότερο ενεργειακό αποτύπωμα στο περιβάλλον.

Κατάταξη λειτουργίας

Η κλάση λειτουργίας μίας αντλίας θερμότητας είναι συνάρτηση:
  • της εξωτερικής θερμοκρασίας π.χ DB/WB : 7/6°C
  • της θερμοκρασίας εισόδου/εξόδου του νερού
  • του συντελεστή συμπεριφοράς COP που αντιστοιχεί στις παραπάνω θερμοκρασίες
Στον παρακάτω πίνακα βλέπουμε πώς βρίσκουμε την ενεργειακή κλάση μίας αντλίας θερμότητας. Κατάταξη λειτουργίας αντλίας θερμότητας (Πηγή HITACHI)