Σύγχυση, είναι η λέξη που περιγράφει αρκετές μελετητικές προτάσεις σχετικά με τις γεωθερμικές εφαρμογές κάθετων εναλλακτών. Το ότι τα γεωθερμικά συστήματα αναπτύχθηκαν και εφαρμόσθηκαν επιτυχώς – αρκετές δεκαετίες πριν – σε χώρες της Αμερικής και της Ευρώπης έχει εκληφθεί από πολλούς ως μανιέρα, αντιγράφοντας αυτές τις εφαρμογές χωρίς να τις φιλτράρουν μέσα από τα γεωγραφικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά της Ελλάδας. Η προάσπιση της απόδοσης ενός γεωθερμικού συστήματος κάθετου βρόχου απαιτεί την διευθέτηση αρκετών παραμέτρων.
Αχίλλειος πτέρνα – των γεωθερμικών εγκαταστάσεων κάθετου βρόχου – αποτελεί τόσο το ενδεχόμενο δημιουργίας ρηγματώσεων στο σύστημα των γεωτρήσεων με κίνδυνο την διαφυγή αντιψυκτικού υγρού σε υπόγειες υδροφορίες όσο και η ενδεχόμενη αλλοίωση της μέσης ετήσιας θερμοκρασίας του εδάφους. Έτσι κατά την διεξαγωγή της μελέτης πρέπει ληφθεί υπόψη η αντιμετώπιση και η αποφυγή αυτών των καταστάσεων.
Στις εγκαταστάσεις που ως στόχο έχουν τη διασκόρπιση της θερμότητας στο έδαφος και την απορρόφηση της από αυτό, η βάση των υπολογισμών θα πρέπει να στηρίζεται στην μέση ετήσια θερμοκρασία του εδάφους. Αντιθέτως στις εφαρμογές που πραγματοποιούν εποχιακή συσσώρευση της θερμότητας αποσκοπώντας στην απαγωγή της το υπόλοιπο διάστημα του έτους, κατά την διεξαγωγή της μελέτης θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η εποχιακή (εξαμηνιαία) μέση θερμοκρασία εδάφους. Και στις δύο περιπτώσεις οι αποστάσεις των γεωτρήσεων καθώς και η ποσότητα των θερμικών φορτίων που συναλλάσσεται με το έδαφος θα πρέπει να εκτιμούνται έτσι ώστε να μην διαταράσσεται η μέση τιμή της θερμοκρασίας του εδάφους της εκάστοτε περιοχής.
Η πρόκληση ρωγμών στις γεωτρήσεις οφείλεται στο ότι για την μεταφορά της θερμότητας από το διάλυμα του γεωσυλλέκτη στο έδαφος, πρέπει να προσπελαστεί ένας αριθμός διαφορετικών θερμικών αντιστάσεων οι οποίες αφορούν τα υλικά που εμπλέκονται στην θερμική διεργασία. Οι θερμικές αντιστάσεις των επιμέρους υλικών διαμορφώνουν την τελική θερμική αντίσταση μεταξύ του διαλύματος του γεωσυλλέκτη και του τμήματος του εδάφους που τον περιβάλλει. Τα δυο βασικά μέρη αυτής της αντίστασης είναι η θερμική αντίσταση μεταξύ του διαλύματος του γεωσυλλέκτη και της τσιμέντωσης της γεώτρησης καθώς και η θερμική αντίσταση – όπως τελικά διαμορφώνεται από τα θερμικά φορτία που εναποτίθενται ή αποσπώνται – του τμήματος του εδάφους που περιβάλλει την γεώτρηση σε σχέση με την «κατάλληλη» – για κάθε εφαρμογή – μέση ετήσια θερμοκρασία του εδάφους.
Η επιλογή μεταξύ του διπλού και του τετραπλού γεωσυλλέκτη διαφοροποιείται σε σχέση με το κλίμα και τις συνθήκες που επικρατούν ανά περίπτωση. Ο τετραπλός πλεονεκτεί του διπλού στο ότι μεταφέρει μεγαλύτερα ποσά θερμότητας και παρουσιάζει ευκολότερη διάχυση των θερμικών φορτίων με τη δημιουργία τεχνητής ανακυκλοφορίας νερού κατά τον κατακόρυφο άξονα. Παρόλα αυτά, στην περίπτωση που για την υλοποίηση του συστήματος των γεωτρήσεων απαιτείται η τσιμέντωση αυτών ως προς την απομόνωση και προστασία της υφιστάμενης ή ενδεχόμενης υδροφορίας, τότε κατά την θερινή περίοδο – σε χώρες με κλίματα ανάλογα με αυτό της Ελλάδος – η θερμότητα η οποία διαμέσου των γεωσυλλεκτών επιδιώκει να εναποτεθεί στο έδαφος, υπερφορτώνει τον κεντρικό κάθετο άξονα της γεώτρησης γύρω από τον οποίο διατάσσονται οι σωληνώσεις του τετραπλού γεωσυλλέκτη. Ως αποτέλεσμα έχουμε τη δημιουργία ρηγματώσεων επί της τσιμέντωσης των γεωτρήσεων και το φαινόμενο αυτό γίνεται ακόμη πιο αισθητό όταν η διάμετρος της γεώτρησης είναι μικρότερη ή ίση των 6 ιντσών.
Το νομοθετικό πλαίσιο που υφίσταται για τα γεωθερμικά συστήματα στην Β. Αμερική επιτρέπει την χρήση διπλού γεωσυλλέκτη και μόνον, εφόσον απαγορεύει τον εμπλουτισμού της γεώτρησης με οτιδήποτε άλλο εκτός από τα μπάζα της ίδιας της γεώτρησης, μπετονίτη ή τσιμέντο με χαμηλή διαπερατότητα. Με τον τρόπο αυτό διασφαλίζεται η προστασία της υπόγειας υδροφορίας. Επιπλέον, πρέπει να αναφερθεί ότι τα γεωθερμικά συστήματα χρησιμοποιούνται τόσο για την απαγωγή όσο και την εναπόθεση θερμικών φορτίων στο έδαφος, σύμφωνα με τις ανάγκες που παρουσιάζονται σε κάθε χρονική περίοδο, γεγονός που εξισορροπεί την μέση θερμοκρασία του εδάφους στο επίπεδο που της αναλογεί.
Από την άλλη πλευρά, στην Κ. Ευρώπη οι γεωθερμικές εφαρμογές πραγματοποιούνται κατά κύριο λόγο για την θέρμανση (ή και τον δροσισμό) εγκαταστάσεων και όχι για την θέρμανση – ψύξη. Εξαιτίας του ότι οι γεωτρήσεις των κάθετων γεωθερμικών συστημάτων εμπλουτίζονται με νερό έως λίγα μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους και του ότι η χρήση των γεωθερμικών συστημάτων αφορά την απορρόφηση θερμότητας από το υπέδαφος και όχι τον εμπλουτισμό προς αυτό, προτιμάται η τοποθέτηση του τετραπλού γεωσυλλέκτη. Δεδομένου ότι τα γεωθερμικά συστήματα της χώρας μας χρησιμοποιούνται τόσο για τη θέρμανση όσο και για την ψύξη των κτιρίων και σε συνδυασμό με την ιδιαιτέρως θερμή θερινή περίοδο, τα υψηλά θερμικά φορτία που απαιτούνται να διοχετευτούν στο έδαφος δια μέσου των γεωσυλλεκτών, αυξάνουν σημαντικά τον βαθμό επικινδυνότητας για δημιουργία ρηγματώσεων στις γεωτρήσεις των κάθετων γεωθερμικών συστημάτων με χρήση τετραπλού γεωσυλλέκτη. Επιπλέον στις εφαρμογές που για τον οποιοδήποτε λόγο είναι επιθυμητή η μεταφορά θερμικών φορτίων από το έδαφος προς την εγκατάσταση και μόνον, θα πρέπει αποφεύγεται η απαγωγή υψηλών ποσοτήτων θερμικών φορτίων ώστε να προλαβαίνει το έδαφος να επανακτά την αρχική του θερμοκρασία. Από όσα προηγήθηκαν συμπεραίνουμε πως στις Ελληνικές γεωθερμικές εφαρμογές η AiD Engineering δεν κάνει χρήση του τετραπλού γεωσυλλέκτη και κατά κύριο λόγο την καθίστα απαγορευτική.
Νικόλαος Ψαρράς
Χημικός Μηχανικός
