Εισαγωγή.
Κατά την σύνταξη της μελέτης θέρμανσης ενός κτιρίου, ο μελετητής μηχανολόγος υπολογίζει τις "θερμικές απώλειες" κάθε χώρου, και στη συνέχεια διαστασιολογεί τα θερμαντικά σώματα που καλούνται να καλύψουν τις απώλειες αυτές.
Σύμφωνα με τις αρχές της θερμοδυναμικής και της μετάδοσης θερμότητας, οι "θερμικές απώλειες" εξαρτώνται από την θερμομόνωση του κτιρίου και την εξωτερική θερμοκρασία. Όσο πιο καλά μονωμένο είναι το κτίριο, τόσο μικρότερες οι απώλειες, όσο μεγαλύτερη η διαφορά θερμοκρασίας μέσα και έξω από το κτίριο, τόσο μεγαλύτερες οι απώλειες.
Για ένα συγκεκριμένο κτίριο λοιπόν με συγκεκριμένη θερμομόνωση και συγκεκριμένη εσωτερική θερμοκρασία (π.χ. 20oC) , οι θερμικές απώλειες κάθε στιγμή εξαρτώνται από την εξωτερική θερμοκρασία. Οσο μικρότερη είναι αυτή, τόσο μεγαλύτερες οι απώλειες του σπιτιού εκείνη την στιγμή.
Η εγκατάσταση θέρμανσης βεβαίως θα πρέπει να διαστασιολογηθεί έτσι ώστε να μπορεί να καλύψει τις απώλειες του κτιρίου ακόμη και στις πιο αντίξοες συνθήκες (όταν έξω επικρατεί πολύ χαμηλή θερμοκρασία περιβάλλοντος). Η χαμηλότερη θερμοκρασία την οποία θα πρέπει να καλύψει η εγκατάσταση εξαρτάται από την περιοχή που βρίσκεται το κτίριο (κλιματική ζώνη). Ετσι π.χ. για την Αθήνα η χαμηλότερη εξωτερική θερμοκρασία υπολογισμού είναι 0oC , για την Θεσσαλονίκη -5οC κ.ο.κ.
Η ισχύς των θερμαντικών σωμάτων που τοποθετούνται σε κάθε χώρο, υπολογίζεται έτσι ώστε τα θερμαντικά σώματα να μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες του χώρου αυτού για την χαμηλότερη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Η θερμοκρασία όμως αυτή, εμφανίζεται ελάχιστες ημέρες τον χρόνο, με αποτέλεσμα τις περισσότερες ημέρες του χρόνου τα θερμαντικά σώματα να αποδίδουν περισσότερες θερμίδες από όσες απαιτούνται για την θέρμανση του χώρου. Η "υπερδιαστασιολόγηση" αυτή, έχει σαν αποτέλεσμα η θερμοκρασία του χώρου να μην είναι σταθερή και ίση με την επιθυμητή, αλλά συνήθως να είναι μεγαλύτερη από αυτήν.
Το φαινόμενο αυτό είναι πιο ήπιο όταν στο κτίριο υπάρχει αυτονομία με θερμοστάτες χώρου, και πολύ έντονο όταν το κτίριο δεν διαθέτει αυτονομία ανα χώρο (π.χ. παλιές οικοδομές χωρίς θερμοστάτες ανα διαμέρισμα).
Ακόμη και στις περιπτώσεις εγκαταστάσεων με αυτονομία, η θερμοκρασία χώρου δεν παραμένει σταθερή, αλλά ταλαντώνεται γύρω από το σημείο ρύθμισης
ενώ σε οικοδομές χωρίς αυτονομία όπου η θερμοκρασία χώρου είναι εντελώς μη - ελεγχόμενη, τις ημέρες με σχετικά υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος, η θερμοκρασία στους χώρους ανεβαίνει τόσο που οι ένοικοι των διαμερισμάτων αναγκάζονται να ανοίξουν πόρτες και παράθυρα για να μην ζεσταίνονται παραπάνω από όσο επιθυμούν, πράγμα που έχει σαν αποτέλεσμα μεγάλη σπατάλη ενέργειας.
Ρύθμιση της ισχύος των θερμαντικών σωμάτων.
Η λύση στο παραπάνω πρόβλημα, είναι η ρύθμιση της θερμοκρασίας των θερμαντικών σωμάτων (ή των κυκλωμάτων της ενδοδαπέδιας θέρμανσης) ανάλογα με την θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Είναι εύκολα κατανοητό ότι η απόδοση ενέργειας από τα θερμαντικά σώματα εξαρτάται από την θερμοκρασία των σωμάτων. Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο περισσότερη ενέργεια αποδίδουν τα θερμαντικά σώματα στον χώρο και το αντίστροφο.
Η θερμοκρασία των θερμαντικών σωμάτων με τη σειρά της είναι ίση με τη θερμοκρασία του νερού που κυκλοφορεί στα σώματα.
Ρυθμίζοντας λοιπόν την θερμοκρασία του νερού θέρμανσης, μπορούμε να ρυθμίσουμε την ισχύ των θερμαντικών σωμάτων. Οταν η ρύθμιση αυτή γίνεται ανάλογα με την θερμοκρασία περιβάλλοντος, ονομάζεται αντιστάθμιση.
Τρόποι ρύθμισης της θερμοκρασίας του νερού θέρμανσης.
Η θερμοκρασία του νερού θέρμανσης, μπορεί να ρυθμιστεί:
1. Με ρύθμιση της θερμοκρασίας του νερού στον λέβητα (setpoint)
Ο τρόπος αυτός παρουσιάζει τεχνικά προβλήματα στην λειτουργία του λέβητα λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας καυσαερίων (αφού ο λέβητας ποτέ δεν ζεσταίνεται καλά) που με τη σειρά της οδηγεί σε συμπύκνωση των καυσαερίων και είναι δυνατή μόνο σε λέβητες χαμηλών θερμοκρασιών και σε λέβητες συμπύκνωσης καυσαερίων. Οι λέβητες καυσαερίων είναι συνήθως εφοδιασμένοι με ενσωματωμένο σύστημα αντιστάθμισης.
2. Με ρύθμιση της παροχής (ποσότητας) του νερού που κυκλοφορεί στο δίκτυο
Ο τρόπος αυτός ρύθμισης της θερμοκρασίας των σωμάτων δημιουργεί προβλήματα ροής, αφού η μεταβολή της παροχής νερού έχει σαν αποτέλεσμα να μην κυκλοφορεί το νερό ομοιόμορφα σε όλα τα σώματα, αλλά η παροχή να διαφέρει από σώμα σε σώμα. Είναι δυνατή η εξισορρόπηση του δικτύου με ειδικές ρυθμιστικές βάνες, οι οποίες όμως έχουν μεγάλο κόστος αγοράς και ρύθμισης, ενώ δεν είναι πολλοί οι τεχνικοί που γνωρίζουν να ρυθμίσουν σωστά τέτοιες βάνες.
3. Με ρύθμιση της θερμοκρασίας του νερού που κυκλοφορεί στο δίκτυο με ανάμειξη.
Ο τελευταίος αυτός τρόπος είναι ο πλέον κατάλληλος για την αντιστάθμιση σε κάθε είδους λέβητα (πετρελαίου, αερίου, βιομάζας κ.λ.π.) και μπορεί να εφαρμοστεί σε όλες τις εγκαταστάσεις ανεξαρτήτως μεγέθους και πολυπλοκότητας.
Η ρύθμιση της θερμοκρασίας γίνεται με τη βοήθεια μιας τρίοδης αναλογικής βάνας που τοποθετείται ανάμεσα στον κυκλοφορητή και τον λέβητα όπως στο ακόλουθο σχήμα:
Ο ελεγκτής θέρμανσης (Ν1) επικοινωνεί συνεχώς σε πραγματικό χρόνο με την μονάδα χώρου (Α6), το αισθητήριο εξωτερικής θερμοκρασίας (Β9) και το αισθητήριο προσαγωγής (Β1) και γνωρίζει ανά πάσα στιγμή τη θερμοκρασία που έχει ο χώρος, τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και τη θερμοκρασία του νερού που προσάγεται στο κύκλωμα θέρμανσης.
Ο ελεγκτής ελέγχει επίσης τον λέβητα, τον κυκλοφορητή και την τρίοδη βάνα (Μ) με τέτοιο τρόπο ώστε να εξασφαλίζεται ανα πάσα στιγμή μέγιστη ασφάλεια, άνεση και οικονομία.
Κάθε στογμή, ο ελεγκτής υπολογίζει την θερμοκρασία του νερού προσαγωγής σύμφωνα με μια μαθηματική παράσταση που ονομάζεται "καμπύλη θέρμανσης" και ελέγχει την τρίοδη βάνα (την ανοίγει και την κλείνει) ώστε η θερμοκρασία του νερού που προσάγεται στο χώρο να είναι ίση με την υπολογιζόμενη. Στη συνέχεια συγκρίνει την θερμοκρασία χώρου με την επιθυμητή (αυτήν που ορίσαμε στην μονάδα χώρου) και διορθώνει την παραπάνω θερμοκρασία μέχρις ότου η θερμοκρασία του χώρου να γίνει ίση με την επιθυμητή και αυτό το κάνει σε 24ωρη βάση.
Ο ελεγκτής θέρμανσης τοποθετείται συνήθως στο λεβητοστάσιο μέσα σε στεγανό πίνακα.
Σύστημα ψηφιακής αντιστάθμισης
Ένα τέτοιο σύστημα αντιστάθμισης, αποτελείται από:
- Το αισθητήριο θερμοκρασίας περιβάλλοντος που μετρά την εξωτερική θερμοκρασία
- Το αισθητήριο θερμοκρασίας του νερού θέρμανσης στην προσαγωγή
- Την τρίοδη βάνα μίξης που ρυθμίζει το ποσοστό νερού λέβητα που εισέρχεται στο κύκλωμα
- Τον ελεγκτή του συστήματος αντιστάθμισης που μετρά τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και ελέγχει την τρίοδη βάνα με τέτοιον τρόπο ώστε η θερμοκρασία του νερού που προσάγεται στα θερμαντικά σώματα να είναι η κατάλληλη κάθε στιγμή.
Οι σημερινοί ελεγκτές αντιστάθμισης επεκτείνουν τις δυνατότητες τους και πέραν της ρύθμισης της θερμοκρασίας προσαγωγής του νερού, και προσφέρουν μια σειρά από δυνατότητες όπως:
- Έλεγχο πολλαπλών πηγών ενέργειας
- Έλεγχο ηλιακών συστημάτων (θέρμανσης ΖΝΧ και ηλιακής υποβοήθησης)
- Χρονοπρογράμματα θέρμανσης
- Χρονοπρόγραμμα ζεστού νερού χρήσης
- Λειτουργία anti-legeonella στο ζεστό νερό χρήσης
- Απομακρυσμένο έλεγχο της εγκατάστασης θέρμανσης
Ένα σύγχρονο σύστημα θέρμανσης με ελεγκτή αντιστάθμισης, προσφέρει στον χρήστη μέγιστη άνεση εξασφαλίζοντας ότι η θερμοκρασία χώρου θα είναι αυτή ακριβώς που θέλουμε την ώρα που την θέλουμε, ζεστό νερό χρήσης στην θερμοκρασία που μας ικανοποιεί τις ώρες που επιθυμούμε, αλλά και μέγιστη οικονομία, αφού ο ελεγκτής της εγκατάστασης εξασφαλίζει ότι το σύστημα λειτουργεί με τον βέλτιστο τρόπο κάθε στιγμή.
Κόστος αγοράς
Τα υλικά ενός συστήματος ψηφιακής αντιστάθμισης κοστίζουν από 700€ για μια μικρή μονοκατοικία και φτάνουν τις 2.000€ για μεγάλες μονοκατοικίες με πολύπλοκα συστήματα ελέγχου (πολλαπλά αντισταθμισμένα κυκλώματα, ηλιακά συστήματα, πισίνα κ.λ.π.) ή πολυκατοικίες με βάνες μεγάλης διατομής.
Ανάλογα με το σύστημα που βελτιώνεται, το κόστος της επένδυσης αποσβένεται συνήθως σε διάστημα μερικών μηνών μέχρι το μέγιστο 2 χρόνια.
Άλλες πληροφορίες σχετικές με την αντιστάθμιση.
Όσο κι αν αυτό ακούγεται περίεργο, η τοποθέτηση συστημάτων αντιστάθμισης προβλέπεται εδώ και χρόνια από την νομοθεσία και τους τεχνικούς κανονισμούς της χώρας (ΤΟΤΕΕ θέρμανσης), ενώ οι πολεοδομίες μέχρι και πριν μερικά χρόνια δεν ενέκριναν μελέτες θέρμανσης αν αυτές δεν προδιέγραφαν σύστημα αντιστάθμισης.
Δυστυχώς, όπως συμβαίνει και με πολλά άλλα πράγματα στη χώρα μας, οι κανονισμοί δεν εφαρμόζονταν στην πράξη, αφού ο υδραυλικός που αναλάμβανε την κατασκευή της εγκατάστασης θέρμανσης "παρέλειπε" το σύστημα αντιστάθμισης με τις ευλογίες του εργολάβου. Κανείς δυστυχώς από τους δυο τους δεν μπόρεσε ποτέ να κατανοήσει την χρησιμότητα ενός τέτοιου συστήματος.
Συμπεράσματα
Εδώ θα πρέπει να σημειωθεί ότι οι διάφορες συγκρίσεις που εμφανίζονται κατά καιρούς σε τεχνικά σάιτ και ιστολόγια συγκρίνουν τις πηγές ενέργειας (πετρέλαιο, αντλία θερμότητας, πέλλετ κ.λ.π.) χρησιμοποιώντας σαν βάση το πετρέλαιο, σε εγκατάσταση όμως που δεν διαθέτει σύστημα αντιστάθμισης, ενώ οι π.χ. αντλίες θερμότητας διαθέτουν ενσωματωμένη την τεχνολογία αυτήν.
Αν η σύγκριση γίνονταν με βάση ένα καλά κατασκευασμένο λεβητοστάσιο με σύστημα ψηφιακής αντιστάθμισης και ελεγκτή θέρμανσης, τα αποτελέσματα των "συγκριτικών τεστ" θα ήταν σίγουρα διαφορετικά, και η γνώμη μας για το "κακό πετρέλαιο" και τις "καλές εναλλακτικές πηγές ενέργειας" θα ήταν διαφορετική.
Πριν αποφασίσετε λοιπόν να αντικαταστήσετε τον λέβητα πετρελαίου σας με άλλη συσκευή, καλό θα ήταν να εξετάσετε μεταξύ άλλων και την περίπτωση εγκατάστασης ενός συστήματος ψηφιακής αντιστάθμισης, το οποίο θα σας παρέχει μεγάλη οικονομία με πολύ μικρότερο κόστος εγκατάστασης, ενώ η δαπάνη αγοράς του θα αποσβεστεί πιθανώς ακόμη και σε μιο σεζόν.
Γρηγόρης Μοναχός
Διπλ. Μηχανολόγος Μηχανικός Α.Π.Θ.
