Šilumos siurbliai daugiabučiams: ilgaamžiškumas ir praktiniai patarimai

Šiandien, kai energijos kainos nuolat auga, o dėmesys aplinkai skiriamas vis didesnis, ieškome efektyvių ir tvarių būdų savo būstams šildyti. Vienas iš tokių sprendimų, sparčiai populiarėjantis Lietuvoje ir visame pasaulyje, yra šilumos siurblys. Tačiau kaip šilumos siurblys veikia? Kuo skiriasi skirtingi šilumos siurblių tipai? Ir ar jie tikrai yra geresnis pasirinkimas už tradicinius šildymo būdus? Šiame straipsnyje atsakysime į šiuos ir kitus klausimus, giliai neriant į šilumos siurblių pasaulį.

Pagrindinis veikimo principas

Pirmiausia, svarbu suprasti pagrindinį šilumos siurblio veikimo principą. Skirtingai nuo tradicinių šildymo sistemų, kurios šilumą generuoja degindamos kurą (dujas, malkas, granules) arba naudodamos elektros energiją, šilumos siurblys šilumą perkelia iš vienos vietos į kitą. Tai veikia panašiai kaip šaldytuvas, tik atvirkščiai. Šaldytuvas šalina šilumą iš savo vidaus ir išleidžia ją į aplinką, o šilumos siurblys paima šilumą iš aplinkos (oro, žemės ar vandens) ir perduoda ją į jūsų namus.

Kadangi šilumos siurblys ne „kuria“ šilumos, o ją perneša, jo efektyvumas gali gerokai viršyti tradicinių šildymo įrenginių efektyvumą. Tai reiškia, kad sunaudojęs 1 kWh elektros, šilumos siurblys į patalpas gali pernešti ~3-4 kWh šilumos (našumo koeficientas COP siekia 3-4). Šį procesą galima apversti - šilumos siurblys vasarą gali veikti kaip kondicionierius, iš patalpų šalindamas šilumą į lauką.

Šis procesas yra įmanomas remiantis termodinamikos dėsniais, o konkrečiai - naudojant specialią šaltnešio medžiagą, kuri cirkuliuoja uždaroje sistemoje ir keičia savo būseną (skystą į dujinę ir atvirkščiai) priklausomai nuo slėgio ir temperatūros:

• Garintuvas: šilumokaityje skystas šaltnešis sugeria šilumą iš aplinkos (oro, žemės ar vandens) ir virsta žemos temperatūros garais.
• Kompresorius: garai patenka į kompresorių, kuriame yra suspaudžiami. Suspaudimo metu padidėja ne tik garų slėgis, bet ir jų temperatūra.
• Kondensatorius: aukšto slėgio ir aukštos temperatūros šaltnešio garai patenka į kondensatorių, kuriame atiduoda savo šilumą šildymo sistemai (pvz., radiatorių vandeniui, grindiniam šildymui ar karštam buitiniam vandeniui) ir vėl kondensuojasi į skystį.
• Išsiplėtimo vožtuvas: Aukšto slėgio skystas šaltnešis praeina pro išsiplėtimo vožtuvą, kuriame jo slėgis staigiai sumažėja. Dėl to sumažėja ir temperatūra ir skystas šaltnešis vėl yra paruoštas sugerti šilumą garintuve.

Šis ciklas nuolat kartojasi, užtikrindamas nuolatinį šilumos tiekimą į jūsų būstą. Svarbu pabrėžti, kad šilumos siurblys naudoja elektros energiją kompresoriui varyti ir kitiems pagalbiniams įrenginiams veikti, tačiau didžioji dalis šilumos (net iki 70-80%) yra paimama iš aplinkos. Tai lemia aukštą šilumos siurblių efektyvumą, kuris dažnai apibūdinamas sezoniniu naudingumo koeficientu (SCOP) arba šildymo naudingumo koeficientu (COP).

Kuo šie koeficientai didesni, tuo efektyvesnis yra šilumos siurblys. Pavyzdžiui, SCOP 4 reiškia, kad sunaudojus 1 kWh elektros energijos, šilumos siurblys pagamina 4 kWh šilumos.

COP ir SCOP rodikliai

COP (Coefficient of Performance) - tai momentinis naudingumo koeficientas. Jis parodo santykį tarp šiluminės energijos, kurią siurblys atiduoda, ir elektros energijos, kurią jis sunaudoja. Pavyzdžiui, COP=3 reiškia, kad sunaudojus 1 kWh elektros gaunama 3 kWh šilumos. Kuo COP didesnis, tuo įrenginys efektyvesnis.

COP nėra pastovus - jis priklauso nuo darbo sąlygų: lauko ir vidaus temperatūrų skirtumo, įrangos apkrovos, šaltnešio savybių. Gamintojai dažnai nurodo COP esant tam tikroms standartinėms sąlygoms (pvz., +7 °C lauke, +20 °C viduje, tiekiamas vanduo 35 °C). Realiai žiemą COP svyruos - šiltesnę dieną gali viršyti 4, šaltesnę nukristi iki 2 ar pan.

SCOP (Seasonal COP) - tai sezoninis (metinis) naudingumo koeficientas. Jis parodo vidutinį COP per visą šildymo sezoną. Skaičiuojant SCOP, įvertinamas šildymo įrangos darbas prie įvairių lauko temperatūrų, taip pat netiesioginis krūvis (dalinis apkrovimas rudens/pavasario metu). SCOP geriau atspindi realią įrenginio ekonomiškumą.

Pavyzdžiui, jei konkretaus regiono klimatas švelnus, SCOP bus artimas aukštesniam COP (nes daugiausia laiko siurblys veikia esant nedideliam šalčiui). Šaltame klimate SCOP mažesnis. Europos Sąjungoje įdiegti standartizuoti SCOP skaičiavimai trijų klimato zonų (šaltos, vidutinės, šiltos) sąlygomis - ant įrenginių energijos efektyvumo etikečių dažnai nurodomas SCOP pagal šiuos standartus, pvz., SCOP=4.1 vidutinio klimato zonoje.

Trumpai tariant, COP - momentinis rodiklis (labiau teorinis esant idealioms sąlygoms), o SCOP - praktiškas rodiklis, rodantis ko tikėtis per žiemą. Renkantis šilumos siurblį svarbu žiūrėti ne vien maksimalų COP, bet ir sezoninį efektyvumą bei efektyvumą prie žemų temperatūrų (kartais nurodoma COP prie -7 °C ar pan.). Taip pat verta atkreipti dėmesį į naudingo veikimo koeficientą (η) arba efektyvumo klasę - ES etiketėse A+++ klasės šilumos siurbliai bus efektyviausi.

Be to daugelis šiuolaikinių siurblių turi inverterinius kompresorius, kurie reguliuoja galingumą pagal poreikį. Toks siurblys daug laiko dirba daline galia, kas pakelia vidutinį efektyvumą (vengiama dažno įsijungimo/išsijungimo ciklų). Todėl du modeliai su panašiu COP nominaliomis sąlygomis gali skirtis SCOP - labiau moduliuojantis paprastai turės aukštesnį sezoninį efektyvumą.

Šilumos siurblių tipai

• Oras-oras šilumos siurbliai: Tai yra vieni populiariausių ir ekonomiškai patraukliausių šilumos siurblių tipų. Jie paima šilumą iš lauko oro ir perduoda ją į patalpų orą. Šie siurbliai dažnai naudojami ne tik šildymui, bet ir vėsinimui vasaros metu. Jų įrengimas yra gana paprastas ir nereikalauja didelių investicijų. Tačiau jų efektyvumas gali sumažėti esant labai žemai lauko oro temperatūrai.
• Oras-vanduo šilumos siurbliai: Šio tipo siurbliai taip pat paima šilumą iš lauko oro, tačiau perduoda ją į vandens šildymo sistemą. Šis šildomas vanduo gali būti naudojamas radiatoriams, grindiniam šildymui arba karštam buitiniam vandeniui ruošti. Oras-vanduo siurbliai yra universalesni nei oras-oras ir gali būti integruoti į esamas vandens šildymo sistemas. Jų efektyvumas taip pat priklauso nuo lauko oro temperatūros, tačiau modernūs modeliai gali efektyviai veikti ir esant žemesnėms temperatūroms.
• Žemė-vanduo (geoterminiai) šilumos siurbliai: Šie siurbliai naudoja žemės gelmėse sukauptą šilumą. Šiluma yra surenkama per specialius vamzdžius, įkastus į žemę horizontaliai arba vertikaliai (gręžiniai). Žemės temperatūra giliau yra gana stabili ištisus metus, todėl šio tipo šilumos siurbliai pasižymi aukštu ir stabiliu efektyvumu nepriklausomai nuo lauko oro sąlygų. Tačiau jų įrengimas yra sudėtingesnis ir reikalauja didesnių pradinių investicijų dėl žemės kasimo ar gręžimo darbų.
• Vanduo-vanduo šilumos siurbliai: Šie siurbliai naudoja gruntinį vandenį arba netoliese esantį vandens telkinį kaip šilumos šaltinį. Vanduo yra pumpuojamas į šilumos siurblį, atiduoda savo šilumą ir yra grąžinamas atgal į gruntą arba vandens telkinį (jei tai leidžiama). Šio tipo siurbliai taip pat pasižymi aukštu efektyvumu dėl stabilios vandens temperatūros. Tačiau jų įrengimas priklauso nuo galimybės pasiekti tinkamą vandens šaltinį ir gali būti reikalingi specialūs leidimai.

Šilumos siurblių privalumai ir trūkumai lyginant su kitomis sistemomis

• Šilumos siurbliai pasižymi aukštu efektyvumu ir mažomis eksploatavimo išlaidomis (ypač ilgalaikėje perspektyvoje), tačiau reikalauja didesnių pradinių investicijų. Jie taip pat yra ekologiškesnis pasirinkimas, ypač jei elektra gaunama iš atsinaujinančių energijos šaltinių. Be to, daugelis šilumos siurblių gali ne tik šildyti, bet ir vėsinti patalpas.
• Dujiniai katilai yra patogūs naudoti ir pasižymi aukštu komforto lygiu, tačiau jų eksploatavimo išlaidos priklauso nuo dujų kainų, o aplinkos poveikis yra didesnis nei šilumos siurblių.
• Kieto kuro katilai gali būti pigesni eksploatuoti, jei turimas pigus kuras, tačiau reikalauja daugiau priežiūros (kuro papildymo, pelenų valymo) ir daro didesnį neigiamą poveikį aplinkai.
• Elektrinis šildymas yra paprastai įrengiamas ir naudojamas, tačiau dėl aukštų elektros energijos kainų gali būti labai brangus eksploatuoti.

Kaip pasirinkti tinkamą šilumos siurblį?

• Būsto šiluminės savybės: Kuo geriau apšiltintas jūsų būstas, tuo efektyviau veiks šilumos siurblys ir tuo mažesnės bus jūsų šildymo išlaidos.
• Šildymo sistemos tipas: Ar planuojate naudoti radiatorius, grindinį šildymą, ar kombinuotą sistemą? Tai lems, kokio tipo šilumos siurblys jums tinkamiausias.
• Karšto vandens poreikis: Ar norite, kad šilumos siurblys ruoštų ir karštą buitinį vandenį?
• Biudžetas: Įvertinkite ne tik pradinius įrengimo kaštus, bet ir būsimas eksploatavimo išlaidas.
• Laisva erdvė: Geoterminiams šilumos siurbliams reikalinga didesnė teritorija žemės kolektoriams įrengti.

Ateities perspektyvos

2025 m. Europos Sąjungos reikalavimai numato, kad visi nauji pastatai turės naudoti bent 65% atsinaujinančios energijos, o šilumos siurbliai - viena pagrindinių technologijų šiam tikslui pasiekti.

Patarimai įrengiant šilumos siurblį daugiabučiame name

• Lauko bloko vieta (oras tipo siurbliams): rinkitės vietą, kur lauko modulis galės laisvai cirkuliuoti orą - aplink neturi būti užtvarų. Nemontuokite jo ankštai tarp sienų ar krūmų, taip pat vietose, kur susikaupia sniegas (kad neužverstų, neužkimštų ventiliatoriaus). Patariama montuoti ant tvirto pagrindo ar sienos kronšteinų - taip sumažinamos vibracijos ir triukšmas. Taip pat pagalvokite apie kondensato nutekėjimą nuo lauko bloko žiemą - numatykite nuvedimą, kad neapledėtų takai.
• Triukšmas: nors modernūs šilumos siurbliai veikia pakankamai tyliai, jie skleidžia tam tikrą garsą (išorinis blokas ~40-60 dB). Todėl neplanuokite lauko bloko po miegamojo langų ar arti kaimynų langų. Jei gyvenate name, kurio sklypas nedidelis, atsižvelkite į teisės aktus - kai kur nustatyti minimalūs atstumai. Vidiniai geoterminio siurblio komponentai turėtų būti pastatyti ant tvirto pagrindo, kad nevirpėtų namo konstrukcijos.
• Grunto kolektorius (geoterminiams): prieš renkantis žemė-vanduo siurblį, įsitikinkite, kad turite sąlygas kolektoriui įrengti. Jei sklypas mažas, greičiausiai liks tik vertikalus gręžinys. Horizontalų kolektorių planuokite neužstatytoje zonoje, toliau nuo medžių. Kreipkitės į patyrusius rangovus - geoterminio įrengimo kokybė labai priklauso nuo teisingo kolektoriaus dydžio parinkimo.
• Elektros galia: šilumos siurblys - elektrinis įrenginys, tad svarbu, kad namo elektros įvadas atlaikytų jo darbą. Nedideliems siurbliams pakanka vienfazio tinklo (230 V), galingesniems (>10 kW šildymo galios) gali reikėti trifazio tinklo. Taip pat rekomenduojama atskira saugiklių grandinė, apsaugos įtaisai (nuotėkio relė). Jeigu planuojate ir kitus didelius elektros prietaisus (pvz., elektromobilio įkrovimą), įvertinkite bendrą apkrovą.
• Šildymo galios parinkimas: labai svarbu teisingai parinkti šilumos siurblio galingumą. Per silpnas įrenginys šalčiausiomis dienomis neaprūpins šilumos (tuomet teks naudoti elektros teną ar papildomą šildytuvą, kas brangu). Per galingas - dažnai įsijungs/išsijungs trumpais intervalais arba dirbs neefektyviai daliniu režimu (jei inverteris nepakankamai moduliuoja galią). Paprastai projektuotojai apskaičiuoja pastato šilumos nuostolius prie tam tikros projektinės temperatūros (pvz., -20 °C) ir parenka siurblį, galintį tą galią patiekti. Dažnai pasirenkama šiek tiek mažesnė galia nei maksimali apkrova ir paliekamas elektrinis tenas pikiniams momentams - taip įrenginys labiau apkrautas ir veikia efektyviau didžiąją laiko dalį.
• Sistema ir valdymas: jei jungiate šilumos siurblį į esamą sistemą, pasitikrinkite, ar suderinami valdikliai, termostatai. Šiuolaikiniai siurbliai turi išmanųjį valdymą - prisitaiko prie lauko temperatūros (vadinamoji šildymo kreivė), kai kurie turi nuotolinę valdymo programėlę. Tai leidžia optimizuoti darbą - pvz., naktį leisti temperatūrai patalpose truputį nukristi, dieną pakelti; arba, jei turite dviejų laiko zonų elektros tarifą, daugiau šilumos sukaupti pigesniu tarifu (pvz., šildant grindis ar boilerį naktį).
• Karšto vandens ruošimas: oras-vanduo ir žemė-vanduo siurbliai dažnai komplektuojami su integruotu boileriu arba jungiasi prie išorinio vandens šildytuvo. Apsispręskite dėl tūrio - šilumos siurblys gali pašildyti vandenį iki ~50-55 °C efektyviai, periodiškai gali pakelti iki 60 °C. Pasirinkite pakankamą talpą pagal šeimos dydį. Taip pat kai kurie modeliai gali vasarą veikti tik vandens šildymo režimu, tai taupiau nei viso namo šildymo kontūro palaikymas.

Papildomos funkcijos

Atkreipkite dėmesį į triukšmo lygį (dB), ypač jei montuosite arti miegamųjų. Taip pat įvertinkite, ar reikalingas integruotas elektrinis tenas (dažnai būna 3-9 kW) - jis gali padėti per didelius šalčius arba tarnauti kaip rezervo šildytuvas sugedus pagrindiniam šilumos siurbliui. Pasidomėkite dvitinkliu elektros tarifu - kai kurios elektros tiekimo įmonės siūlo pigesnę elektrą šilumos siurbliams (reikia atskiro skaitiklio ir valdymo, kad siurblys ribotai veiktų dienos metu). Tokie sprendimai gali dar labiau sumažinti eksploatacijos kaštus.

Rinkdamiesi įrangą, lyginkite ne tik kainą, bet ir techninius parametrus: efektyvumą (COP/SCOP), galimybes prie žemų temp., triukšmo lygį, garantijos trukmę, gamintojo patikimumą.

Dažniausiai užduodami klausimai apie šilumos siurblius

1. Ar šilumos siurblys gali būti vienintelis šildymo šaltinis? Taip, teisingai parinktas ir sumontuotas šilumos siurblys gali būti vienintelis šildymo šaltinis. Geoterminis šilumos siurblys gali užtikrinti šildymą bet kokiomis oro sąlygomis. Oras-vanduo siurbliai taip pat gali būti pagrindiniu šildymo šaltiniu, tačiau šaltesnio klimato zonose jie dažnai turi integruotus elektrinius šildytuvus, kurie įsijungia esant labai žemai temperatūrai.
2. Kiek elektros energijos sunaudoja šilumos siurblys? Šilumos siurblio sunaudojamos elektros energijos kiekis priklauso nuo daugelio veiksnių: pastato dydžio ir šiluminės varžos, lauko temperatūros, šildymo sistemos tipo ir paties siurblio efektyvumo. Vidutinis 100 m² apšiltinto namo šildymas šilumos siurbliu Lietuvos sąlygomis per metus sunaudoja apie 3000-5000 kWh elektros energijos.
3. Ar šilumos siurblys tinka renovuojamam namui? Taip, šilumos siurbliai puikiai tinka renovuojamiems pastatams. Jei keičiama šildymo sistema, verta apsvarstyti žematemperatūrines sistemas (grindinį šildymą, plokščius radiatorius), kurios geriau dera su šilumos siurbliais. Oras-vanduo siurbliai yra populiariausias pasirinkimas renovacijose dėl santykinai paprasto montavimo.
4. Ar šilumos siurblys gali būti per didelis? Taip, per didelis šilumos siurblys gali dirbti neefektyviai - jis dažnai įsijungia ir išsijungia, o tai mažina įrangos tarnavimo laiką ir efektyvumą. Svarbu tiksliai apskaičiuoti pastato šilumos poreikį ir parinkti tinkamos galios siurblį.

Alternatyvus sprendimas - mini rekuperatoriai

Mini rekuperatorius, dar kitaip vadinamas decentralizuotas rekuperatorius arba sieninis rekuperatorius. Decentralizuotu rekuperatoriumi jis vadinamas todėl, kad jam nereikia vedžioti ortakių po patalpas. O sieniniu rekuperatoriumi jis vadinamas todėl, kad jis yra montuojamas ant sienos, jo nugarinėje dalyje išgręžus vieną arba dvi angas per sieną kad būtų imamas šviežias oras bei šalinamas blogas oras.

Mini rekuperatoriaus kaina dažniausiai yra mažesnė nei įprasto plokštelinio arba rotacinio rekuperatoriaus, bet taip yra todėl, kad šie rekuperatoriai yra mažesnio našumo ir jo vieno dažniausiai neužtenka namui ar butui. Sieninį mini rekuperatorių rekomenduojame rinktis tuomet kai patalpose jau yra padarytas remontas ir nėra galimybių pravedžioti ortakių. Dažniausiai jie tinkami renovuojamiems daugiabučiams, kurie po renovacijos tampa sandaresni bei juos privalomai reikia vėdinti. Sieninio mini rekuperatoriaus įrengimo kaina yra mažesnė nei įprasto rekuperatoriaus, dėl to, kad nereikia vedžioti ortakių.

Sieniniai mini rekuperatoriai gali būti dviejų tipų: su plokšteliniu šilumokaičiu arba su keramikiniu šilumokaičiu. Priklausomai nuo šilumokaičio, jo veikimo principas taip pat skiriasi. Esant plokšteliniam šilumokaičiui šilumos mainai vyksta nuolat, o esant keramikiniam šilumokaičiui, mini rekuperatorius 70 sekundžių ištraukinėja orą iš patalpų, kad įšiltų keramika, o kitas 70 sekundžių oras yra tiekiamas į patalpas nuimant šilumą nuo keramikos. Skirtingų gamintojų laikas, kurį oras yra tiekiamas ir ištraukiamas gali skirtis, bet principas išlieka tas pats.

Labiausiai šie mini rekuperatoriai išpopuliarėjo atliekant senų daugiabučių renovaciją. Po renovacijos, namai tampa gerokai sandaresni, nes kaip kitaip sutaupysi šilumą. Išsprendus šilumos taupymo problemą, atsirado nauja problema - pelėsis. Kad neatsirastų pelėsis, užtektų tiesiog reguliariai atsidaryti langą ir prasivėdinti. Tačiau, šaltuoju periodu, taip vėdinant patalpas lauk išmesite visą naudą gautą po renovacijos, nes brangi šiluma išeis tiesiog pro langą.

Kitas galimas sprendimas būtų centralizuota vėdinimas su šilumos atgavimu (rekuperatorius), bet tam reikėtų vedžioti ortakius po visą pastatą, kas būtų labai sudėtinga sename renovuojamame name. Panašiai kaip ir renovacijos atveju, tiesiog pasikeitus langus bute į sandaresnius, galite gauti tą patį neigiamą efektą dėl perteklinės drėgmės ir pelėsio.

Mini rekuperatoriai su keramikiniu šilumokaičiu veikia nuolat keisdami oro kryptį. Priklausomai nuo gamintojo, periodiškumas yra kas 60-70 sekundžių. Tai reiškia, jog 60-70 sekundžių iš patalpos bus šalinamas senas oras, o keramika per tą laiką dėl savo gerų šilumos laidumo savybių, įšils iki temperatūros, kuri yra patalpoje (arba labai jai artimos temperatūros). Po to, ventiliatorius pradės veikti priešinga kryptimi ir sekančias 60-70 sekundžių tieks į patalpas šviežią orą. Šio ciklo metu, šviežias oras praeis pro filtrą bei keramikinį šilumokaitį. Žiemos metu, keramikinis šilumokaitis padės taupyti patalpų šilumą, o vasaros metu patalpų vėsą. Efektyviausiai šie šilumokaičiai veikia pirmoje ciklo pusėje, vėliau keramika praranda savo šilumą gautą iš patalpų oro ir efektyvumas krenta.

Mini rekuperatorius su plokšteliniu šilumokaičiu veikia labai panašiai kaip ir paprastas plokštelinis rekuperatorius. Šiame rekuperatoriuje oras nuolat juda abejomis kryptimis, tad šilumos mainai vyksta nuolat. Jam reikalingos dvi skylės sienoje, šviežiam oro iš lauko paimti bei senam orui iš patalpų pašalinti. Dėl sąlyginai nedidelio dydžio, šių rekuperatorių našumas yra mažas (50-100 m3/val.).

tags: #silumokaiciai #daugiabuciams #kurie #ilgaamziskumas