Ο καθηγητής του ΕΜΠ και επικεφαλής του τομέα Θερμότητας της σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών, Χρήστος Τζιβανίδης, μιλάει για τις βασικές αρχές κλιματισμού και αερισμού, τις προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι μελετητές και το ερευνητικό έργο που παράγεται στο διεθνούς ακτινοβολίας ίδρυμα.

«Για να ρίξουμε τη θερμοκρασία σε έναν χώρο πρέπει να απορροφήσουμε θερμότητα από αυτόν», εξηγεί ο Χρήστος Τζιβανίδης καθηγητής της σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ και επικεφαλής του τομέα Θερμότητας, καθώς συζητάμε για τις βασικές αρχές της ψύξης και του κλιματισμού, προσθέτοντας πως οι ανάγκες ενός χώρου – «φορτία» στην επιστημονική ορολογία -, ποικίλουν. «Σκεφτείτε ένα σπίτι, έναν χώρο αποθήκευσης τροφίμων, ένα σύστημα μεταφοράς οργάνων ή εμβολίων που απαιτεί χαμηλότερες θερμοκρασίες. Από την εφαρμογή εξαρτάται και ο τρόπος αντιμετώπισης», μας λέει συμπληρώνοντας ότι οι μηχανικοί χρησιμοποιούν ένα «εργαζόμενο μέσο» για μεταφέρουν τη θερμότητα από τον χώρο που θέλουν να ψύξουν για παράδειγμα, σε κάποιον άλλο. «Ουσιαστικά καλούμαστε να εργαστούμε πάνω στον κύκλο που κάνει το εργαζόμενο μέσο. Πρέπει να το φέρουμε σε μία θερμοκρασία που θα είναι χαμηλότερη από εκείνη του χώρου, ώστε να μεταφερθεί η θερμότητα. Το σημαντικό είναι να δουλέψουμε στην περιοχή αλλαγής φάσης του μέσου για να έχουμε τη μεγαλύτερη πυκνότητα μετάδοσης θερμότητας. Το εργαζόμενο μέσο θα πρέπει να απορροφήσει θερμότητα από τον χώρο και περάσει σε αέρια κατάσταση. Τη θερμότητα την αποβάλουμε μέσω ενός συμπυκνωτή, οπού ουσιαστικά έχουμε την αντιστροφή διαδικασία για το εργαζόμενο μέσο. Αυτή είναι η βασική ιδέα».

Ο σχεδιασμός πρέπει να ξεκινάει με την επιλογή φιλικών προς το περιβάλλον εργαζόμενων μέσων
Ποιες είναι οι μεγαλύτερες προκλήσεις για έναν μελετητή που καλείται να δώσει λύσεις για έναν χώρο; Ο κ. Τζιβανίδης είναι κατηγορηματικός. «Να διαλέξει φιλικά προς το περιβάλλον εργαζόμενα μέσα, πριν περάσει σε παρεμβάσεις εξοικονόμησης ενέργειας», αναφέρει προσθέτοντας πως σε διδακτορική διατριβή που ξεκίνησε πρόσφατα στο ΕΜΠ εξετάζει το νερό ως τέτοιο. Άλλα φυσικά εργαζόμενα μέσα; «Το διοξείδιο του άνθρακα και το προπάνιο, με τα όποια προβλήματα υπάρχουν».

Στο κομμάτι του αερισμού – εξαερισμού, σύμφωνα με τον κ. Τζιβανίδη, πολύ μεγάλο ενδιαφέρον έχουν οι εναλλάκτες μηχανικού αερισμού που χρησιμοποιούνται τα τελευταία χρόνια. Τι ακριβώς συμβαίνει σε αυτή την περίπτωση; «Ο αερισμός είναι προτιμότερο να γίνεται μηχανικά. Μπορούμε να οδηγήσουμε τον αέρα προσαγωγής μέσα από κάποιον εναλλάκτη με σκοπό να υπάρχει συναλλαγή θερμότητας με τον αέρα απαγωγής, φιλτράροντας παράλληλα και το ρεύμα που εισέρχεται στον χώρο. Ένας τέτοιος μηχανισμός προθερμαίνει τον αέρα που εισέρχεται στο εσωτερικό τον χειμώνα και αντίστοιχα προψύχει το ρεύμα αέρα το καλοκαίρι. Έτσι εξοικονομείται ενέργεια. Τα δυο ρεύματα συναλλάσουν θερμότητα χωρίς να αναμιγνύονται σε κάθε περίπτωση».

Ο τομέας Θερμότητας τησ σχολησ μηχανολογων του ΕΜΠ
Τα τελευταία χρόνια έννοιες όπως αυτές του αερισμού και του εξαερισμού μπήκαν στη ζωή μας λόγω της πανδημίας. Το εργαστήριο Ψύξης, Κλιματισμού και Ηλιακής Ενέργειας, στο οποίο ο συνομιλητής μας είναι διευθυντής, υπήρξε σύμβουλος του Ιατρικού Συλλόγου Αθηνών συμμετέχοντας στις σχετικές συσκέψεις. «Συζητούσαμε λύσεις, εξηγούσαμε τι μπορεί να γίνει ώστε να μην υπάρχει έντονη κίνηση του αέρα στους εσωτερικούς χώρους αλλά να αερίζονται σωστά», μας λέει ο κ. Τζιβανίδης.

Παράλληλα το διδακτικό, ερευνητικό και πολλές φορές συμβουλευτικό έργο του τομέα Θερμότητας προχωράει με γνώμονα τις λύσεις για την εξοικονόμηση ενέργειας. Οι καθηγητές, που οι περισσότεροι συμμετέχουν σε διεθνή προγράμματα, ερευνούν μεταξύ άλλων ζητήματα ψύξης και κλιματισμού σε κτιριακό ή βιομηχανικό επίπεδο, επεξεργάζονται νέες μεθόδους ενσωμάτωσης φωτοβολταϊκών στο κέλυφος, μελετούν σύγχρονα δομικά στοιχεία με υλικά αλλαγής φάσης και δραστηριοποιούνται σε «κοινότητες κτιρίων» οπού όλα θα λειτουργούν συμπληρωματικά με στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας και την ενσωμάτωση ΑΠΕ, ενώ η πανδημία ωθεί την έρευνα για τον κλιματισμό σε νέα όρια.

Το μέλλον
Τα παλαιοτέρα εργαζόμενα μέσα στα συστήματα ψύξης και κλιματισμού είχαν στη σύσταση τους άτομα χλωρίου ή φθορίου, κατέστρεφαν το όζον και συντελούσαν στην υπερθέρμανση του πλανήτη. Έκτοτε η τεχνολογία έχει εξελιχθεί, όπως επίσης έχει γίνει ευρέως κατανοητή η πολυπλοκότητα και άλλων ζητημάτων. «Αν δεν έχεις επαρκή μόνωση αυξάνονται τα φορτία και το σύστημα κλιματισμού θα πρέπει να έχει μεγαλύτερη ισχύ, άρα θα καταναλώνει περισσότερη ενέργεια», σχολιάζει ο κ. Τζιβανίδης, προσθέτοντας πως η εξοικονόμηση από το κέλυφος ενός κτιρίου θα μπορούσε να αποτελεί μια μορφή ανανεώσιμης πηγής ενέργειας. Με αυτά τα δεδομένα, πώς θα είναι το μέλλον του κλιματισμού και του εξαερισμού; «Με φυσικά εργαζόμενα μέσα, παρά τα προβλήματα που δημιουργούν στη σχεδίαση και με εγκαταστάσεις που εξοικονομούν ενέργεια, όπως τα συστήματα inverter, που είναι πολλαπλών ταχυτήτων και μπορούν να δουλεύουν σε χαμηλότερες ταχύτητες όταν τα μερικά φορτία του συστήματος το απαιτούν», ξεκαθαρίζει ο κ. Τζιβανίδης. «Αν θέλουμε να προχωρήσουμε ακόμα περισσότερο ερευνητικά η ιδέα είναι να υπάρχει σε κάθε περίπτωση διασύνδεση με ΑΠΕ», δηλώνει, πληροφορώντας μας πως το ζήτημα προσεγγίζεται σε πολλές διπλωματικές στο ΕΜΠ. «Είναι το επόμενο βήμα».