ΓΕΩΣΥΛΛΕΚΤΗΣ
Η λειτουργία της συνολικής εγκατάστασης βασίζεται στην συνεργασία των τριών αυτών υποσυστημάτων. Παρόλα αυτά το εγκατεστημένο κύκλωμα στον εξωτερικό χώρο, δηλαδή το κύκλωμα του γεωσυλλέκτη λειτουργεί ανεπηρέαστα και ανεξάρτητα από τις μονάδες θέρμανσης και ψύξης που έχουν τοποθετηθεί στο εσωτερικό της κατοικίας. Κατά συνέπεια η επιλογή μεταξύ οριζόντιου, κάθετου ή κωνικού γεωσυλλέκτη στηρίζεται στην επάρκεια του περιβάλλοντα χώρου, στην θερμική αγωγιμότητα του κάθε πετρώματος και σε κοστολογικά κριτήρια.
Ο σχεδιασμός των κλειστών γεωθερμικών συστημάτων είναι μία πολύπλοκη διαδικασία. Οι μέθοδοι υπολογισμού θα πρέπει να είναι βελτιστοποιημένες, ώστε να υπάρχει εξισορρόπηση μεταξύ του κόστους εγκατάστασης και του κόστους λειτουργίας. Ο σχεδιασμός θα πρέπει να είναι σύμφωνος με τη βέλτιστη μεταφορά θερμότητας από και προς το έδαφος, ώστε το σύστημα να έχει υψηλό βαθμό απόδοσης και χαμηλή κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας.
Στις περισσότερες περιπτώσεις κατοικιών ή μικρών εγκαταστάσεων προτιμάται η εφαρμογή οριζόντιων γεωθερμικών συστημάτων. Τα οριζόντια γεωθερμικά συστήματα έχουν ως βασικό προτέρημα το χαμηλό κόστος εγκατάστασης, όμως απαιτούν μεγαλύτερο περιβάλλοντα χώρο εν συγκρίσει με τα κάθετα συστήματα ώστε να λειτουργήσουν ομαλά και χωρίς μεγάλες διακυμάνσεις.
Η επιλογή του οριζόντιου γεωσυλλέκτη απαρτίζεται από την επιλογή του τύπου, της συνδεσμολογίας, του συνολικού κόστους της επένδυσης και του περιβάλλοντα χώρου. Ο τελευταίος παράγοντας είναι ιδιαίτερα σημαντικός εφόσον μπορεί να απορρίψει την εφαρμογή του οριζόντιου γεωθερμικού συστήματος. Οι δυνατές περιπτώσεις τοποθέτησης των οριζόντιων γεωθερμικών συστημάτων είναι κυρίως τρεις.
Η πρώτη κατηγορία, η οποία απαιτεί τον περισσότερο περιβάλλοντα χώρο, αφορά τα συστήματα στα οποία εγκαθίσταται απλός ευθύγραμμος σωλήνας σε στενά χαντάκια. Είναι η πιο απλή κατασκευαστική λύση, όμως οι απαιτήσεις του περιβάλλοντα χώρου γίνονται συνήθως απαγορευτικά υψηλές.
Η δεύτερη κατηγορία περιλαμβάνει πολλαπλούς σωλήνες οι οποίοι τοποθετούνται σε ένα χαντάκι με σκοπό την μείωση του περιβάλλοντα χώρου. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι απαιτούνται τάφροι είτε μεγάλου βάθους, είτε μεγάλου πλάτους για την αποφυγή της θερμικής αλληλεπίδρασης που προκαλείται μεταξύ των σωληνώσεων. Παρότι το μήκος των τάφρων μπορεί να μειωθεί, το συνολικό μήκος του σωλήνα πρέπει να αυξηθεί, ώστε να υπερνικήσει την θερμική αλληλεπίδραση των γειτονικών σωλήνων.
Η τρίτη κατηγορία αποτελείται από τα οριζόντια συστήματα στα οποία ο γεωσυλλέκτης είναι σε μορφή slinky coils. Οι σωλήνες σε αυτή την περίπτωση δεν τοποθετούνται ευθύγραμμα αλλά διαμορφώνονται σε κυκλικές σπείρες, βάσει συγκεκριμένων προτύπων. Η διαμόρφωση αυτή μειώνει τον απαιτούμενο περιβάλλοντα χώρο, εν συγκρίσει με οποιοδήποτε άλλο οριζόντιο σύστημα. Ο τρόπος σύνδεσης των σωλήνων επιτρέπει την τοποθέτηση τους κάθετα σε μία στενή τάφρο ή οριζόντια σε ένα πλατύ χαντάκι. Η οριζόντια τοποθέτηση είναι η συνηθέστερη μέθοδος εφαρμογής των slinky coils. Η τάφρος βρίσκεται σε βάθος 1,2-1,5 μέτρα. Σε αυτό το σχετικά μικρό βάθος μπορεί να επιτευχθεί ομαλή λειτουργία του γεωθερμικού συστήματος τόσο κατά τη χειμερινή, όσο και κατά τη θερινή περίοδο.
Η εγκατάσταση των slinky coils υπερτερεί έναντι των υπόλοιπων γεωθερμικών συστημάτων, εφόσον λειτουργεί αποδοτικά και ομαλά και οδηγεί σε μείωση του μήκους του γεωσυλλέκτη και κατ’ επέκταση μείωση του περιβάλλοντα χώρου. Το ποσοστό μείωσης του μήκους του γεωσυλλέκτη εξαρτάται από τον τρόπο κατασκευής των σπειρών. Κάθε κυκλική σπείρα (slinky coil), μπορεί να τοποθετηθεί σε επικάλυψη με τις επόμενες ή σε παρατεταμένη μορφή. Το μήκος του γεωσυλλέκτη μειώνεται κατά 2/3 ή 1/3, αντίστοιχα, εν συγκρίσει με έναν απλό ευθύγραμμο γεωσυλλέκτη. Τα απαιτούμενα μήκη των τάφρων είναι περίπου 20% -30% του μήκους των χαντακιών που κάνουν χρήση απλών σωλήνων.
Η επιλογή και εγκατάσταση του οριζόντιου γεωσυλλέκτη σε μορφή slinky coils θα πρέπει να γίνονται με βάσει συγκεκριμένα πρότυπα και να είναι προσαρμοσμένες στις εκάστοτε γεωλογικές συνθήκες. Κατά συνέπεια, ο σχεδιασμός των βρόχων slinky είναι μια διαδικασία πολύπλοκη, που απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή ώστε να μην καταπονείται το έδαφος. Θα πρέπει, δηλαδή, να πραγματοποιείται τόσο η διαδικασία της θέρμανσης όσο και της ψύξης για να υπάρχει εξισορρόπηση του ενεργειακού φορτίου που απορροφάται και εναποτίθεται από και προς και έδαφος. Ένας ακόμα παράγοντας που θα πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την διαστασιολόγηση των βρόχων slinky είναι η θερμική αγωγιμότητα του κάθε πετρώματος, καθώς και η πτώση πίεσης που προκαλείται λόγω του μήκους του γεωσυλλέκτη.
Νικόλαος Ψαρράς
Μελετητής συστημάτων
Eξοικονόμησης Eνέργειας
της Aid Engineering
