Θέρμανση κολυμβητικών δεξαμενών με ανανεώσιμες πηγές ενέργειας

Του Δημήτρη Κατσαπρακάκη*

Η θέρμανση κολυμβητικών δεξαμενών αποτελεί μία από τις πλέον ενεργοβόρες διαδικασίες στην Ελλάδα. Οι περισσότερες από αυτές είναι ανοιχτές στο περιβάλλον, χωρίς κανένα μέσο περιορισμού των θερμικών απωλειών, με αποτέλεσμα να εμφανίζουν ιδιαίτερα υψηλά φορτία θέρμανσης. Επιπλέον, ακόμα και σήμερα οι κολυμβητικές δεξαμενές στην Ελλάδα που ανήκουν είτε στη Γενική Γραμματεία Αθλητισμού είτε σε κάποιο Δήμο, χρησιμοποιούν ως πηγή θερμότητας πετρέλαιο θέρμανσης, με άμεση συνέπεια την εκτίναξη του αντίστοιχου λειτουργικού κόστους στα ύψη.

Η θέρμανση των κολυμβητικών δεξαμενών στην Ελλάδα είναι διαδικασία που μπορεί να εκτελεστεί με μία σειρά εναλλακτικών μεθόδων θέρμανσης, όπως είναι καυστήρες βιομάζας, ηλιακοί συλλέκτες και γεωθερμικές αντλίες θερμότητας, σε συνδυασμό με τα απαιτούμενα παθητικά μέτρα περιορισμού των φορτίων θέρμανσης. Αυτά μπορεί να είναι η στέγαση των δεξαμενών και η εναπόθεση επιφανειακού μονωτικού καλύμματος όταν αυτές δεν χρησιμοποιούνται.

Προς τεκμηρίωση των ανωτέρω, στο παρόν άρθρο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα έρευνας με αντικείμενο την ορθολογική θέρμανση κολυμβητικών δεξαμενών με εναλλακτικές τεχνολογίες και με εφαρμογή παθητικών συστημάτων για τη μείωση των φορτίων θέρμανσης. Ως περίπτωση μελέτης χρησιμοποιήθηκαν οι δύο κολυμβητικές δεξαμενές (μία ολυμπιακών διαστάσεων και μία εκμάθησης) του Δημοτικού Αθλητικού Κέντρου Αρκαλοχωρίου Κρήτης, οι οποίες βρίσκονται σε απόλυτο υψόμετρο 350m και σήμερα είναι ανοιχτές στην ατμόσφαιρα (εικόνα 1).

Καταρχήν προτείνεται η στέγαση των δεξαμενών με ημιδιαφανείς επιφάνειες για το σύνολο της έκτασης του κολυμβητηρίου (σχήμα 1) και η χρήση επιφανειακού μονωτικού καλύμματος όποτε οι δεξαμενές δεν χρησιμοποιούνται.

Στον πίνακα 1 παρουσιάζονται τα αποτελέσματα υπολογισμού των φορτίων θέρμανσης των κολυμβητικών δεξαμενών πριν και μετά την εφαρμογή των προτεινόμενων παθητικών μέτρων. Η θερμοκρασία λειτουργίας των δεξαμενών τέθηκε στους 26οC. Λαμβάνοντας υπόψη ότι περίπου 100 ημέρες το έτος κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού οι δεξαμενές δεν θερμαίνονται, η ετήσια κατανάλωση 225,9 kL στην υφιστάμενη κατάσταση πρακτικά συνεπάγεται ότι απαιτείται η κατανάλωση περίπου 1 kL ανά ημέρα. Η μείωση των φορτίων κλιματισμού με τα παθητικά μέτρα κατά 92% είναι εντυπωσιακή.

Το νέο φορτίο θέρμανσης μετά την εφαρμογή των παθητικών μέτρων μπορεί να καλυφθεί με τα παρακάτω εναλλακτικά συστήματα:

  • Με καυστήρα βιομάζας ο οποίος μπορεί να λειτουργεί εναλλακτικά είτε με ελαιοπυρήνα (πυρηνόξυλο) είτε με συσσωματώματα βιομάζας.
  • Με ηλιακούς συλλέκτες συνδυαζόμενους με τον καυστήρα βιομάζας, συνιστώντας ένα solar-combi system.
  • Με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας συνδυαζόμενες με γεωθερμικούς εναλλάκτες κατακόρυφου κλειστού βρόχου.

Για το δεύτερο εξεταζόμενο σύστημα, οι ίδιες οι κολυμβητικές δεξαμενές μπορούν να χρησιμοποιηθούν και ως αποθήκες θερμότητας, επιτρέποντας την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού σε αυτές μέχρι τους 28οC, σε περίπτωση υψηλής παραγωγής θερμότητας από τους ηλιακούς συλλέκτες.

Εκτελώντας τις απαιτούμενες προσομοιώσεις, καταλήγουμε καταρχήν στα συγκριτικά αποτελέσματα μεταξύ των εξεταζόμενων συστημάτων που παρουσιάζονται στον πίνακα 2. Όλα τα εξεταζόμενα συστήματα εξασφαλίζουν την άρτια θέρμανση των κολυμβητικών δεξαμενών αποκλειστικά με την αξιοποίηση των πρωτογενών ανανεώσιμων πηγών ενέργειας (ηλιακό δυναμικό, βιομάζα, γεωθερμία). Επίσης όλα τα συστήματα παρουσιάζουν –βάσει του Κανονισμού Ενεργειακής Απόδοσης Κτιρίων– μηδενικές εκπομπές αερίων ρύπων, εκτός από τις γεωθερμικές αντλίες θερμότητας στην περίπτωση που η απαιτούμενη για τη λειτουργία τους ηλεκτρική ενέργεια προέρχεται από θερμοηλεκτρικές μονάδες.

Η βελτιστοποίηση της διαστασιολόγησης του συστήματος ηλιακών συλλεκτών με καυστήρα βιομάζας με κριτήριο την ελαχιστοποίηση του κόστους παραγωγής, έδωσε 100m2 ηλιακών συλλεκτών για την περίπτωση λειτουργίας με πυρηνόξυλο και 248m2 για την περίπτωση λειτουργίας με συσσωματώματα βιομάζας. Το αποτέλεσμα αυτό οφείλεται στο υψηλότερο κόστος προμήθειας των συσσωματωμάτων, γεγονός που ευνοεί οικονομικά την εγκατάσταση μεγαλύτερης επιφάνειας ηλιακών συλλεκτών.

Το προτεινόμενο γεωθερμικό σύστημα θα αποτελείται από κατακόρυφους γεωθερμικούς εναλλάκτες συνολικού μήκους 7.340m, οι οποίοι εγκαθίστανται ανά ζεύγη σε 43 γεωτρήσεις βάθους 43m έκαστη.

Η ισχύς του καυστήρα βιομάζας καθορίζεται στις 200.000 kcal/h (230 kW) με βάση τη 10η μεγαλύτερη ζήτηση θερμικής ισχύος για τη θέρμανση των δεξαμενών, μετά την εισαγωγή των παθητικών συστημάτων.

Ακόμα μεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν τα οικονομικά αποτελέσματα που παρουσιάζονται στον πίνακα 3. Η περίοδος αποπληρωμής όλων των προτεινόμενων συστημάτων υπολογίζεται με βάση τη μείωση του λειτουργικού κόστους για τη θέρμανση των δεξαμενών, ως προς την υφιστάμενη χρήση πετρελαίου θέρμανσης.

Ακριβώς λόγω του πολύ υψηλού υφιστάμενου κόστους θέρμανσης, όλα τα προτεινόμενα συστήματα παρουσιάζουν εξαιρετικά χαμηλές περιόδους αποπληρωμής, της τάξης των 2 – 3 ετών, καθιστώντας εξαιρετικά υψηλή και την οικονομική σκοπιμότητά τους, πέραν της ενεργειακής και της περιβαλλοντικής.

Άλλο ένα εντυπωσιακό αποτέλεσμα είναι η μείωση του ετήσιου λειτουργικού κόστους για τη θέρμανση των δεξαμενών –σε σχέση με το υφιστάμενο– σχεδόν κατά 99% (από 350.000 ευρώ σε 2.000 – 4.000 ευρώ, αναλόγως του συστήματος).

Η εντυπωσιακή αυτή μείωση θα επιτρέψει στις αρχές διαχείρισης και λειτουργίας των εθνικών και δημοτικών κολυμβητηρίων της χώρας τη διαρκή λειτουργία τους καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους, προσφέροντας το κοινωνικό αγαθό της άθλησης οικονομικά και ποιοτικά στους πολίτες, κάτι ιδιαίτερα σημαντικό ειδικά για τις επαρχιακές και αποκεντρωμένες περιοχές της χώρας.

 

*Ο κ. Δημήτρης Αλ. Κατσαπρακάκης είναι μηχανολόγος μηχανικός, απόφοιτος του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου από το 1997. Σήμερα είναι καθηγητής στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών του Ελληνικού Μεσογειακού Πανεπιστημίου, ιδρυτικό μέλος της «Μινώα Ενεργειακής Κοινότητας» και μέλος της «Συνεταιριστικής Εταιρείας Σίφνου».

Ελέγξτε επίσης

Βράβευση της Χαλκόρ για την ανακύκλωση χαλκού και κραμάτων χαλκού στα “Bravo Sustainability Dialogue & Awards 2020”

Η Χαλκόρ, τομέας σωλήνων χαλκού της ElvalHalcor διακρίθηκε για την υπεύθυνη πρακτική της σχετικά με …

Τα Περιοδικά μας