Η παγκόσμια οικονομική κρίση καθώς και η ανάγκη για τη προστασία του περιβάλλοντος οδηγούν στην αναζήτηση λύσεων, όσον αφορά τον κλιματισμό των κτιρίων, που θα ανταποκρίνονται στις σημερινές απαιτήσεις. Οι μεγαλύτερες εγκαταστάσεις όπως είναι επόμενο απαιτούν μεγαλύτερα ποσά ενέργειας για να καλύψουν τις ανάγκες τους σε κλιματισμό(θέρμανση και ψύξη). Επομένως η αναζήτηση οικονομικότερων και φιλικότερων προς το περιβάλλον λύσεων γίνεται πλέον επιτακτική ανάγκη, τόσο σε μικρότερα κτίρια κατοικιών όσο και σε μεγαλύτερες εγκαταστάσεις όπως είναι και οι ξενοδοχειακές μονάδες.
Μια μέθοδος που κερδίζει ολοένα και περισσότερο έδαφος στον τομέα αυτό είναι η γεωθερμία. Τι είναι όμως η γεωθερμία; Ο όρος αυτός αναφέρεται στην εκμετάλλευση της σταθερής θερμοκρασίας του εδάφους η οποία βοηθά στην ανταλλαγή θερμικών και ψυκτικών φορτίων μεταξύ του εδάφους και του κλιματιζόμενου χώρου. Η θέρμανση επιτυγχάνεται μέσω της απορρόφησης της θερμότητας του υπεδάφους και της πρόσδοσης της θερμότητας στο εσωτερικό του κτιρίου, ενώ η ψύξη του κτιρίου επιτυγχάνεται μέσω της απόρριψης της θερμότητας από το κτίριο προς το υπέδαφος . Η γεωθερμία έχει ποικίλες εφαρμογές οι οποίες μπορούν να καλύψουν τις ενεργειακές απαιτήσεις για θέρμανση, ψύξη, ζεστό νερό χρήσης, θέρμανση πισίνας για κάθε είδους κτίριο.
Εξετάζοντας την αντικατάσταση ενός συμβατικού συστήματος θέρμανσης-ψύξης με ένα σύστημα που θα βασίζεται εξολοκλήρου στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας διαπιστώνουμε ότι το καταλληλότερο σύστημα για το σκοπό αυτό είναι το γεωθερμικό σύστημα κλιματισμού λόγω της υψηλής εξοικονόμησης ενέργειας και χρημάτων που παρουσιάζει σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα κλιματισμού. Για την εφαρμογή του γεωθερμικού συστήματος κλιματισμού σε μια υφιστάμενη ξενοδοχειακή μονάδα αρχικά εξετάζουμε ποιο είναι το ήδη εγκατεστημένο σύστημα κλιματισμού, όσον αφορά το εσωτερικό δίκτυο. Αν το σύστημα αυτό αφορά μονάδες εξαναγκασμένης ανακυκλοφορίας αέρα (fan coil units) ή Κεντρική κλιματιστική μονάδα με κανάλια αέρος τότε το εσωτερικό δίκτυο διανομής παραμένει ως έχει και καταργείται η υφιστάμενη συμβατική μονάδα θέρμανσης – ψύξης. Αυτή η συμβατική μονάδα παραγωγής ενέργειας που συνήθως λειτουργεί με πετρέλαιο ή φυσικό αέριο αντικαθίσταται από μια γεωθερμική αντλία θερμότητας νερού-νερού αντίστοιχης ισχύος και συνδυάζεται και με το κατάλληλο εξωτερικό δίκτυο, όπως αναλύεται στη συνέχεια. Αν το υπάρχον σύστημα χρησιμοποιεί αερόψυκτη αντλία θερμότητας με κανάλια αέρα τότε αυτό μπορεί να αντικατασταθεί με γεωθερμική αντλία θερμότητας νερού-αέρα και να συνδεθεί με τα υπάρχοντα κανάλια αέρα.
Μια άλλη περίπτωση επέμβασης σε υπάρχουσα εγκατάσταση κλιματισμού είναι η διατήρηση του υπάρχοντος δικτύου σωληνώσεων και η αντικατάσταση των υπαρχόντων μονάδων θέρμανσης-ψύξης με μονάδες τύπου console units. Οι μονάδες αυτές είναι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας και τοποθετούνται στο εσωτερικό του κάθε δωματίου. Η χρήση των console units παρουσιάζεται να είναι ιδιαίτερα συμφέρουσα, εφόσον παρέχεται θέρμανση και ψύξη αλλά και αυτόνομη λειτουργία. Η κάθε μονάδα είναι εξοπλισμένη με το δικό της θερμοστάτη. Όπως γίνεται λοιπόν αντιληπτό, το κάθε δωμάτιο μπορεί να έχει το δικό του κλίμα κάθε στιγμή. Ένα δωμάτιο μπορεί να κάνει χρήση θέρμανσης και ταυτόχρονα κάποιο άλλο δωμάτιο να κάνει χρήση ψύξης, χωρίς να επηρεάζεται η θερμοκρασία της κεντρικής στήλης. Το υδάτινο διάλυμα της κεντρικής στήλης διανομής παραμένει σε μια σταθερή θερμοκρασία περίπου 16οC, η οποία ανακτάται με τη βοήθεια του εξωτερικού κυκλώματος και η δυνατότητα ρύθμισης της εσωτερικής θερμοκρασίας του κάθε δωματίου παρέχεται από την ίδια την console (συνήθως 20-220C). Δεδομένου ότι όλες οι ενεργειακές μετατροπές πραγματοποιούνται εντός της console unit, η ύπαρξη μηχανοστασίου δεν είναι απαραίτητη. Συνεπώς το εσωτερικό δίκτυο συνδέεται απευθείας με το εξωτερικό δίκτυο, δηλαδή το γεωσυλλέκτη ή τις υδρογεωτρήσεις.
Εφόσον λοιπόν διαπιστωθεί ότι το εσωτερικό δίκτυο του ξενοδοχειακού συγκροτήματος μπορεί να συνδυαστεί με το μηχανοστάσιο της γεωθερμίας αυτό που απομένει είναι να επιλεγεί και το είδος του εξωτερικού κυκλώματος που δύναται να εφαρμοστεί. Τα γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού χωρίζονται σε δυο βασικές κατηγορίες, τα ανοιχτά γεωθερμικά συστήματα και τα κλειστά γεωθερμικά συστήματα. Η επιλογή του εκάστοτε συστήματος εξαρτάται από την ύπαρξη ή όχι υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα. Το ανοιχτό γεωθερμικό σύστημα εφαρμόζεται όταν υπάρχει πλούσια και συνεχής υδροφορία καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους. Συνήθως, σε μεγάλες εγκαταστάσεις το σύστημα αυτό χρειάζεται περισσότερες από δύο υδρογεωτρήσεις για τη λειτουργία του. Από τη μια υδρογεώτρηση αντλείται το νερό από το οποίο θα προσφερθεί η ενέργεια στο σύστημα και θα επιστρέψει στη συνέχεια στη δεύτερη υδρογεώτρηση η οποία ονομάζεται υδρογεώτρηση εμπλουτισμού.
Το κλειστό σύστημα επιλέγεται σε περιπτώσεις περιοχών χαμηλής υδροφορίας. Στο κλειστό σύστημα δεν γίνονται υδρογεωτρήσεις αλλά ενταφιάζεται ένα σύστημα σωληνώσεων (γεωσυλλέκτης) σε διάταξη οριζόντια, κάθετη ή κωνική ανάλογα με το διαθέσιμο περιβάλλοντα χώρο. Η μεταφορά ενέργειας επιτυγχάνεται μέσω της κυκλοφορίας υδάτινου διαλύματος το οποίο κυκλοφορεί τεχνητά και επιτυγχάνει τη επιθυμητή θερμοκρασία. Σε ξενοδοχειακές μονάδες συνήθως δεν εφαρμόζεται οριζόντιο σύστημα λόγω της μεγάλης απαιτούμενης επιφάνειας. Κατά κύριο λόγο προτιμάται το ανοιχτό ή το κάθετο γεωθερμικό σύστημα κλιματισμού. Το πιο συμφέρον οικονομικά είναι το ανοιχτό γεωθερνικό σύστημα κλιματισμού το οποίο χρησιμοποιείται κατά κόρον σε παραθαλάσσια ξενοδοχεία.
Όπως μπορεί να γίνει εύκολα αντιληπτό η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από ένα γεωθερμικό σύστημα κλιματισμού είναι πολύ μικρή σε σχέση με το παραγόμενο φορτίο. Αυτό συμβαίνει γιατί η θερμοκρασία του υπεδάφους είναι κοντά στη θερμοκρασία που θέλουμε εμείς να επιτύχουμε στο εσωτερικό της ξενοδοχειακής μονάδας. Συνεπώς τα γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού παρουσιάζουν πολύ υψηλό βαθμό απόδοσης σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης-ψύξης. Ένας λέβητας πετρελαίου για παράδειγμα εμφανίζει πολύ μικρότερο βαθμό απόδοσης εφόσον καλείται να καλύψει μεγαλύτερη θερμοκρασιακή διαφορά, αφού το υδάτινο μέσο που ανακυκλοφορεί είναι κοντά στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος.
Η εξοικονόμηση ενέργειας αλλά και χρημάτων που μπορεί να επιτευχθεί από τα γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού είναι αξιοσημείωτη και μπορεί να φτάσει το 55-60% έναντι των συμβατικών συστημάτων θέρμανσης και ψύξης με πετρέλαιο και 45% έναντι του συμβατικού κλιματιστικού.
Σε περιπτώσεις τώρα, που ο διαθέσιμος εξωτερικός χώρος δεν είναι αρκετός ή δεν υπάρχει υπόγειο νερό ώστε να εφαρμοστεί κάποιο από τα αμιγώς γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού υπάρχει η δυνατότητα να εφαρμοστεί ένα σύστημα συνδυαστικό (υβριδικό σύστημα). Για παράδειγμα αν έχουμε μικρή παροχή υπόγειου νερού στο σύστημα μας ή έχουμε περιορισμένο διαθέσιμο περιβάλλοντα χώρο τότε βάζουμε μικρότερη γεωθερμική αντλία θερμότητας η οποία θα καλύπτει ένα μέρος των συνολικών φορτίων και τα υπόλοιπα (φορτία αιχμής) θα καλύπτονται από μια γεωθερμική αντλία αέρος – νερού.
Σε άλλη περίπτωση, μπορούμε να συνδυάσουμε τις μονάδες τύπου Consoles με ένα τεχνητά διαμορφωμένο γεωθερμικό σύστημα. Το σύστημα αυτό θα συνδυάζει ένα μικρής ισχύος σύστημα (λέβητα-καυστήρα) και πύργο ψύξης, που ουσιαστικά αντικαθιστά το γεωσυλλέκτη και τις υδρογεωτρήσεις. Σκοπός αυτού του υβριδικού συστήματος είναι η τροφοδότηση της γεωθερμικής αντλίας θερμότητας με νερό σταθερής και χαμηλής θερμοκρασίας. Ότι δηλαδή θα επιτυγχάναμε με ένα εξωτερικό γεωθερμικό κύκλωμα. Κατά τη χειμερινή περίοδο τα θερμικά φορτία αντλούνται από τον καυστήρα-λέβητα, ενώ τη θερινή περίοδο πραγματοποιείται απαγωγή των φορτίων από το εσωτερικό του κτηρίου στον πύργο ψύξης ο οποίος είναι τοποθετημένος στο δώμα του κτηρίου. Λόγω του μικρού μεγέθους του λέβητα και του καυστήρα η καταναλισκομένη ενέργεια είναι μικρότερη από αυτή που θα απαιτούνταν σε ένα συμβατικό σύστημα κλιματισμού.
Η ενεργειακή και χρηματική εξοικονόμηση που επιτυγχάνεται και σε αυτή τη περίπτωση ,μπορεί να είναι μικρότερη εν συγκρίσει με ένα αμιγώς γεωθερμικό σύστημα κλιματισμού, εξακολουθεί όμως να είναι εξίσου σημαντική και μπορεί να φτάσει το 30 έως και 35% έναντι ενός συμβατικού συστήματος θέρμανσης/ψύξης. Επομένως αξίζει τον κόπο η εφαρμογή και σε αστικές περιοχές.
