Šilumos siurbliai tampa vis populiaresniu pasirinkimu šildant gyvenamuosius namus. Jie ne tik efektyviai šildo, bet ir padeda sumažinti aplinkos taršą bei eksploatacines išlaidas. Tačiau, prieš priimant sprendimą dėl šilumos siurblio įrengimo, svarbu įvertinti įvairius aspektus: nuo namo energetinės klasės iki šildymo sistemos tipo.
Šilumos siurblys oras-vanduo
Šilumos siurblių tipai
Šilumos siurbliai gali būti skirstomi į kelis pagrindinius tipus:
- Oras-oras: Šilumą ima iš lauko oro ir perduoda į patalpas.
- Oras-vanduo: Šilumą ima iš lauko oro ir šildo vandenį, kuris naudojamas šildymo sistemoje (radiatoriai, grindinis šildymas) bei karšto vandens ruošimui.
- Geoterminis (žemė-vanduo): Naudoja žemės energiją šildymui ir vėsinimui.
Panagrinėkime kiekvieną tipą atskirai.
Oras-vanduo šilumos siurbliai
Oras-vanduo šilumos siurbliai yra vieni efektyviausių šildymo įrenginių. Šie šilumos siurbliai itin našiai veikia vidutinio klimato sąlygomis. Optimaliausias oras-vanduo šilumos siurblio efektyvumas pasiekiamas lauko temperatūrai esant apie 7°C, priešingai nei sausose ir šaltose vietovėse, kur lauko temperatūra dažnai nukrinta iki -20°C.
Su 1 kWh elektros energijos oras-vanduo šilumos siurblys priklausomai nuo COP įrenginio charakteristikos, atitinkamai pagamina nuo 3 iki 6 kWh šiluminės energijos Jūsų namams. Vienas didžiausių privalumų, jog šie šilumos siurbliai ženkliai sumažina aplinkos taršą, kadangi sistema neišskiria CO2. Taip pat oras-vanduo šilumos siurbliai dažniausiai sunaudoja kur kas mažiau elektros energijos palyginus su išskiriama šilumine energija.
Oras-vanduo šilumos siurblio schema
Didžiausias šios sistemos trūkumas yra itin žemos oro temperatūros veikimo efektyvumas (<-25°C). Esant itin žemai lauko temperatūrai gan sparčiai mažėja šilumos siurblio efektyvumas.
Galutinė šių siurblių kaina priklauso nuo paties įrenginio dydžio, pajėgumo, galios, skirtingų darbo sąnaudų įrengiant tokią šildymo sistemą, papildomų šildymo sistemai reikalingų komponentų įrengimo. Jūsų pasirinktas šilumos siurblio tipas, klimatas, kuriame gyvenate ir namuose nustatyta temperatūra turės įtakos šilumos siurblio eksploatavimo sąnaudoms. Oras-vanduo sistemos įrangos ir įrengimo kaina prasideda nuo 4000 Eur. mažo ploto gyvenamajam namui.
Geoterminis šildymas
Šilumos siurbliai, kartais vadinami žemė-vanduo (gruntas/vanduo) šilumos siurbliais yra žinomi ir įrengiami Žemėje susikaupusios Saulės energijos išgavimo šiluminės energijos pavidalu jau nuo 1940 m. Nors hidrometeorologai vis dažniau pastebi oro sąlygų pasikeitimus, lyginant su tais stebėjimų rezultatais, kurie užfiksuoti keleto dešimtmečių laikotarpyje, - nuo labai karštų vasaros laikotarpio iki šaltų žiemos periodų, metro ar pusantro gylyje po žemės paviršiumi, temperatūra išlieka pastovi.
Priklausomai nuo vietovės, žemės paviršinė temperatūra gali svyruoti nuo 7 °C iki 21 °C. Priklausomai nuo pasirinktos sistemos charakteristikų, geoterminiai šilumos siurbliai turi galimybę šildyti ir/ar vėsinti, naudojantis jais labai efektyvu ruošti karštą vandenį buitinėms reikmėms.
Nors geoterminio šildymo įrengimo kaina gali būti kelis kartus didesnė nei tos pačios galios oras-vanduo šilumos siurblio sistemos, tačiau tokios sistemos atsiperka per 10 metų dėl mažesnių sąnaudų ir eksploatacinių išlaidų. Šilumos siurblio tarnavimo laikas skaičiuojamas 25 metams, o lauko kolektoriaus - net 50 metų laikotarpiui.
Yra keturi pagrindiniai geoterminio šildymo tipai. Trys iš jų uždaro tipo: horizontalaus, vertikalaus ir ežero / tvenkinio kolektoriaus. Atviro tipo kolektorius, kai šilumnešis yra vanduo iš artezinio vandens gręžinio. Visi šie geoterminio šildymo tipai gali būti naudojami gvenamiesiems ir/ar negyvenamiesiems pastatams šildyti, juos vėsinti.
Geoterminio šildymo schema
Dažniausiu atveju įrengiami šilumos siurblius su horizontaliu kolektoriumi, nes jie efektyviausi individualiuosius gyvenamuosius namus, kotedžus statantiesiems. Tokio tipo šilumos siurblio priežiūra yra gana paprasta ir nereikalaujanti daug išlaidų. Horizontalaus kolektoriaus tipas dažniausiu atveju - geriausias pasirinkimas vertinant pagal kainos/efektyvumo/kokybės santykį. Šio tipo kolektorius įrengiamas ten kur yra pakankamas sklypo plotas. Įprastai, šildymo-vėsinimo sistemai įrengti individualiam gyvenamąjam namui, imant Lietuvos vidurkį (~200 kv. m. namui), reikalingas plotas yra apie 5 arai. Horizontalūs kolektoriai įrengiami žemiau įšalo zonos, Lietuvoje tai daroma 1,6 - 1,8 m gylyje.
Įrengiant šildymo sistemas didesniame gyvenamąjame ar negyvenamąjame pastate, dažniausiai renkamasi vertikalius kolektorius. Jo panaudojimas apsprendžiamas dėl nepakankamo žemės sklypo ploto. Vertikalus kolektorius yra efektyviausias ir patikimiausias šilumos išgavimo iš grunto inžinerinis įrenginys.
Oras-oras šilumos siurbliai
Šio tipo šilumos siurblius sudaro išorinis įrenginys ir viena arba daugiau vidinių dalių. Išorinis įrenginys ima šilumą iš lauko oro ir perduoda ją viduje esančioms dalims, kurios, veikiamos ventiliatoriaus, paskleidžia tą šilumą viduje. Radiatorių su šio tipo siurbliais sušildyti neįmanoma. Nukritus lauko temperatūrai, sumažeja siurblio efektyvumas.
Oro siurblys paprastai gali sutaupyti apie 30-50 procentų šildymo išlaidų (neskaičiuojant vandens šildymo išlaidų). Šio tipo šilumos siurbliai yra puikus kitų šildymo sistemų papildymas, pavyzdžiui tiesioginio veikimo elektrinio šildymo, židinių, krosnelių, dujinių katilų.
Siekiant sutaupyti, taip pat labai svarbi vieta, kurioje bus patalpintas šilumos siurblys. Namo išplanavimas turetų būti tinkamas paskirstyti šilumą visuose kambariuose vienodai efektyviai. Vasarą šie šilumos siurbliai dažnai naudojami oro kondicionavimui bei drėgmės sumažinimui, tačiau tuomet sumažėja energijos taupymas.
Kaip pasirinkti tinkamą galią?
Neteisingai parinkta šilumos siurblio galia gali lemti neefektyvų šildymą ir didesnes sąnaudas. Todėl labai svarbu atsižvelgti į šiuos faktorius:
- Namo plotas ir energetinė klasė: Kuo didesnis namas ir kuo prastesnė jo energetinė klasė, tuo galingesnio siurblio reikės.
- Šilumos nuostoliai: Svarbu įvertinti namo šilumos nuostolius, kurie priklauso nuo sienų, stogo, langų ir durų izoliacijos.
- Šildymo sistema: Ar name yra radiatoriai, grindinis šildymas, ar kombinuota sistema.
- Karšto vandens poreikis: Ar šilumos siurblys bus naudojamas tik šildymui, ar ir karšto vandens ruošimui.
Atsižvelgiant į šiuos faktorius, galima apytiksliai nustatyti reikiamą šilumos siurblio galią. Pavyzdžiui:
- C klasės namui: Namo, kurio energetinė klasė yra C, vidutiniai šilumos nuostoliai gali sudaryti maždaug 65-70 W/m2. Vadinasi, 100 m2 ploto namo šilumos nuostoliai galėtų būti apie 6,5-7,0 kW. Dar turime pridėti apie 1 kW galios karšto vandens ruošimui. Tokiu atveju, 100 m2 ploto C klasės namo šilumos siurblio galia turėtų būti apie 8 kW.
- Sena statyba, apšiltintas namas: Jeigu 100 kv. m namui, sena statyba, apšiltintas polistiroliu, langai pakeisti, sienos plytų su 10 cm medžio betono sluoksniu vidinėje pusėje, radiatoriai špižiniai, per žiemos sezoną palaikant temperatūrą 21-22 laipsnius sukūrenama apie 1500 kg akmens anglies, šildymui reikėtų maks. 6-7 kW galios (kai lauke yra apie -22 C). Dar reikia įvertinti karšto vandens poreikį (apie +1 kW).
Tačiau, norint tiksliai nustatyti reikiamą galią, rekomenduojama kreiptis į specialistus, kurie atliks išsamų šilumos nuostolių skaičiavimą.
Ką reikia žinoti prieš pereinant prie viso namo šilumos siurblių | Paklauskite šio seno namo
Šilumos siurblio pasirinkimo klaidos
Daug savininkų permoka už šilumos siurblį arba pasirenka neteisingą galią, orientuodamiesi į plotą vietoje realių šilumos nuostolių. Užklausa „šilumos siurblys 100 m² namui“ iš principo yra neteisinga. Plotas - tik vienas iš daugelio veiksnių, lemiančių realius šilumos poreikius. 100 m² namui tai duoda nuo 3 iki 12 kW realių šilumos nuostolių diapazoną.
Plotas neatsižvelgia į šiltinimo kokybę, lubų aukštį, langų kiekį, regiono klimatą. Padauginkite plotą iš specifinių šilumos nuostolių pagal Europos normas: 30-50 W/m² naujiems namams, 50-70 W/m² modernizuotiems, 100-120 W/m² seniems be šiltinimo.
Lietuvoje dažnai yra daroma klaida pasirenkant per galingą šilumos siurblį, kuriam įsigyti reikia didesnių kaštų ir nėra išnaudojamas pilnas jo galingumas. Tik keletą savaičių per metus siurblys pilnai išnaudojamas. Todėl rekomenduojame nesirinkti per daug galingo siurblio, kadangi norint turėti gerą ekonomiją ir mažas šildymo išlaidas, yra visada geriau, kai šilumos siurblys dirba kuo didesniu pajėgumu. Tik taip galima sutaupyti daugiausiai lėšų.
Šilumos siurblio privalumai ir trūkumai
Kaip ir bet kuri kita šildymo sistema, šilumos siurbliai turi savo privalumų ir trūkumų. Juos būtina įvertinti prieš priimant sprendimą.
Privalumai:
- Energijos efektyvumas: Šilumos siurbliai naudoja mažiau elektros energijos, nei išskiria šilumos.
- Aplinkosauga: Šilumos siurbliai neišskiria CO2.
- Komfortas: Sistema pilnai automatizuota ir užtikrina nepertraukiamą šildymą.
- Universalumas: Gali būti naudojami ne tik šildymui, bet ir vėsinimui bei karšto vandens ruošimui.
- Valstybės parama: Tokiems namams galima gauti ir valstybės paramą pakeitimui.
Trūkumai:
- Pradinės investicijos: Šilumos siurblio įrengimas gali būti brangesnis nei kitų šildymo sistemų.
- Efektyvumas žemoje temperatūroje: Esant itin žemai lauko temperatūrai gan sparčiai mažėja šilumos siurblio efektyvumas.
- Priklausomybė nuo elektros: Šilumos siurblys veikia tik esant elektrai.
Šilumos siurblio priežiūra
Šilumos siurblio priežiūra yra gana paprasta ir nereikalaujanti daug eksploatacinių išlaidų. Testais nustatyta, kad pridulkėję, užsikimšę filtrai sumažina įrenginio efektyvumą net iki 30 proc.! Todėl pirmiausia reikia gerai išvalyti vidinio įrenginio filtrus ir kitas dalis.
Įrangos montavimui, darbui su šaltnešio dujomis reikia specifinių žinių ir patirties, todėl siekiant, kad įranga veiktų nepriekaištingai, siūlome atsakingai pasirinkti montuotojus, kurie turi įrangos su šaltnešiu montuotojų pažymėjimus, patirties ir reikalingus įrankius.
Šilumos siurblio palyginimas su kitomis šildymo sistemomis
Verta ar neverta, svarbu būtų su kuo nors palyginti. Jeigu pvz. lygintume su malkomis kūrenamu katilu, pigiau galbūt ir nebus, bet neabejotinai laimima komforto - sistema pilnai automatizuota ir užtikrina nepertraukiamą šildymą. Bet kokiu atveju reikėtų įvertinti ir pačios šildymo sistemos tinkamumą, kiek įmanoma pritaikyti ją žemesnėms temperatūroms. Sistemą taip pat būtų galima papildyti saulės fotoelementais, pvz. ateity, tokiu atveju kaštai šildymui būtų išties patrauklūs.
Kadangi šilumos siurblys kainuoja bene brangiausiai iš mums įprastų kitų šilumos šaltinių - dujinio, malkinio, granulinio katilo, tai yra svarbu, ar name yra įvestos dujos. jeigu dujos yra, tada šilumos siurblys neapsimoka. Jeigu dujas dar reikia atsivesti naujai, tada apsimoka. Šilumos siurblys apsimoka ir tada, kada reikia keisti kieto kuro ar granulinį katilą į naują.
Šilumos siurblio apsimokamumas priklausomai nuo šildymo sistemos
Šilumos siurblio apsimokamumas dar labai priklauso nuo to, kokia name yra šildymo sistema - radiatorinė ar grindinis šildymas. Jeigu jau yra esamas radiatorinis šildymas, tai radiatoriai gali būti gana maži, todėl bus reikalinga aukšta vandens temperatūra (>60 C). reikia turėti galvoje, kad šilumos siurbliai negali įšildyti vandens daugiau kaip iki 55-60 C. O esant -15 - -20 C, kai labiausiai reikalinga tokia vandens temperatūra, gali būti taip, kad šilumos siurblys galės pasiekti tik 45-50 laipsnių. Pirmiausia, to gali neužtekti, antra - esant tokioms temperatūroms, šilumos siurblio transformacijos koeficientas COP tampa labai mažas 1,3-1,6 ir elektros sąnaudos tampa gana didelės. Tokiais atvejais geriausia dujinis šildymas.
Palankiausia šilumos siurblio COP koeficientui vandens temperatūra yra iki 35-40 C. Tai paprastai galima pasiekti tik su grindiniu šildymu. Ir tai, vamzdelių reikia privingiuoti tankiau. Aišku, galima pakeisti esamus mažus radiatorius gerokai (2,5 karto) didesniais radiatoriais. tada maksimali vandens temperatūra bus gerokai mažesnė. Tačiau tokiu atveju klausimas tampa ekonominis - ar apsimokės?
Alternatyvūs šildymo būdai
Geoterminio šildymo sistemos kontūre (gręžinyje) vanduo pastoviai išlieka +4°C temperatūros. Tad jis sugeba atvėsinti orą, nejungiant kompresoriaus. Tuomet efektyvumo koeficientas gali siekti COP=15. (To tarpų, įprastuose kondicionieriuose COP=3-5 ir tam kad "pagaminti" 3-5kW šalčio jie sunaudos 1kW elektros, tuo tarpu kai geoterminis siurblys gruntas-oras už tą 1kW elektros "pagamins" net 15kW šalčio).
Orinio šildymo sistema be jokių tarpininkų pašildo orą ir per grotelės, specialiai parinktose vietose, pučia į ten, kur labiausiai reikia. Kai oras kambaryje atvėsta, dalis jo paimama, sumaišoma su šviežių lauko oru, vėl pašildoma ir paduodama atgal į patalpas. Kartų - filtruojama nuo kambario dulkų, kvapų bei bakterijų, naudojant aktyvius kondicionieriaus filtrus. Prie tiekiamo oro pamaišoma iš anksto apskaičiuota šviežio oro porciją, tad per tos pačius ortakius atliekamas ir namo orinis šildymas ir vėdinimas (o vasarą - kondicionavimas). Optimalus orinio šildymo sistemos projektas numato, kad oras recirkulacijai paimamas priešingame kambario gale, tad oro judėjimas apima visą ertmę. Oras pastoviai maišomas visoje patalpos ertmėje, kas užtikrina vienodą temperatūrą. Be to, orinio šildymo sistema realizuoja oro pasikeitimą ~3 kartus/val visose namo kambariuose.