Ko gero jau daugelis girdėjo apie šilumos siurblius oras-oras bei oras-vanduo. Nepaisant to, kad ne vienam yra žinomi šie terminai ir net pačių įrenginių privalumai, jų veikimo principas kai kam išlieka paslaptimi.
Kas yra šilumos siurblys ir iš kur jis ima energiją
Šilumos siurblys perduoda arba perpumpuoja šilumos energiją iš vienos terpės į kitą. Šilumos siurblys energiją šildymui gauna iš aplinkos. Dėl šios priežasties jis dar vadinamas aplinkos šildymu. Saulė ir oras yra neišsenkantys žemos temperatūros šilumos šaltiniai. Oras-vanduo tipo šilumos siurbiai naudoja aplinkos ore sukauptą šilumos energiją ir ją paverčia efektyvia bei aplinkai palankia šildymo sistema.
Veikimo principas: pagrindiniai etapai
Principas panašus į šaldytuvo - tik atvirkštinis. Šaldytuvas paima šilumos energiją iš maisto produktų, t. y. šaldytuvo vidaus, ir perduoda ją į išorę, o šilumos siurblys veikia priešingai. Jis paima šiluminę energiją iš aplinkos už pastato ribų ir paverčia ją tinkama naudoti patalpų šildymui. Tik sąveikaudamos tarpusavyje šilumos siurblio sudedamosios dalys leidžia panaudoti aplinkos energiją.
Procesas prasideda nuo šilumos šaltinio sistemos. Geoterminiuose šilumos siurbliuose čia cirkuliuoja vandens ir antifrizo mišinys - sūrymas, kuris įkaista. O šilumos siurbliuose oras-vanduo per ventiliatorių įsiurbiamas lauko oras. Tada sūrymas ir lauko oras patenka į patį šilumos siurblį.
Pirmajame šaldymo ciklo etape galingas ventiliatorius įtraukia lauko orą ir nukreipia jį į šilumokaitį, vadinamą garintuvu. Šioje dalyje cirkuliuoja skystas šaltnešis, kuris kontaktuodamas su šiltesniu aplinkos oru palaipsniui įkaista, kol galiausiai pereina į dujinę būseną. Šį iš pirmo žvilgsnio neįprastą procesą leidžia įgyvendinti specialūs šaltnešiai, kurie garuoja net esant labai žemai temperatūrai.
Taip pat skaitykite: Kaip gauti paramą šilumos siurbliui?
Kai šaltnešis iš skystos būsenos virsta garais, jis nukreipiamas į kompresorių. Čia garai suslegiami, todėl padidėja jų slėgis ir kartu pakyla temperatūra. Srovės varomas kompresorius, vadinamasis kompresorius, įsiurbia šaldymo skysčio garus ir juos suspaudžia. Dėl padidėjusio slėgio pakyla ir temperatūra.
Įkaitęs šaltnešis toliau patenka į kondensatorių, kuris taip pat veikia kaip šilumokaitis. Kondensatoriuje karšto šaldymo skysčio garų šiluma perduodama į šilumos paskirstymo sistemą. Šioje fazėje sukaupta šiluma perduodama šildymo sistemos vandeniui arba karšto vandens talpoje esančiam vandeniui. Atidavęs šilumą, šaltnešis atvėsta, kondensuojasi ir vėl tampa skysčiu.
Prieš ciklui prasidedant iš naujo, skystas šaltnešis dar praeina per išsiplėtimo vožtuvą, kuriame sumažinamas jo slėgis ir temperatūra grąžinama į pradinį lygį. Vadinamasis išsiplėtimo vožtuvas sumažina šaltnešio slėgį. Dėl to jis grįžta į pradinę būseną ir šilumos siurblio procesas gali prasidėti iš naujo.
Šaltnešiai ir jų svarba
Svarbi šaldymo grandinės komponento savybė - žema virimo temperatūra, dėl kurios skystis net ir esant žemai temperatūrai iš skysčio pereina į dujinę būseną. Natūralus šaltnešis R290, dar vadinamas propanu, pasižymi maždaug -45 °C virimo temperatūra, be to, jis laikomas itin draugišku aplinkai. Moderniuose įrenginiuose naudojamas ir mažataršis šaltnešis (R32 freonas).
Oras-vanduo specifika ir montavimo galimybės
Oras-vanduo sistema šilumą ima iš lauke esančio oro ir jį perduoda į termofikatą, kuris teka grindimis išvedžiotais vamzdžiais arba radiatoriais. Oras-vanduo šilumos siurbliai tinka tiek naujos statybos pastatams, tiek senų šildymo sistemų modernizavimui. Tokios sistemos gali būti montuojamos tiek pastato viduje, tiek išorėje.
Taip pat skaitykite: Ar šilumos tinklų darbuotojai gali išeiti į išankstinę pensiją?
Iš esmės oras-vanduo šilumos siurbliai skirstomi į monoblokinius ir split tipo įrenginius. Split konstrukcijoje dalis šaldymo kontūro yra įrengta lauke, o kita dalis viduje. Lauko bloke sumontuojami pagrindiniai judantys ir garsą keliantys komponentai: ventiliatorius, garintuvas, kompresorius. Tarp lauko ir vidaus blokų nutiesta šaltnešio linija. Jeigu toks oras-vanduo šilumos siurblys montuojamas lauke, jis su vidaus moduliu sujungiamas vandens vamzdžiais. Tokiu atveju šildymo sistemoje cirkuliuoja tik pašildytas vanduo.
Vidaus moduliai oras-vanduo šilumos siurbliams gali būti kelių tipų: sieniniai valdymo moduliai su cirkuliaciniu siurbliuku, kompaktiški hidrauliniai moduliai, hidraulinės kolonos su integruota buferine ir karšto vandens talpa. Pastarasis sprendimas ypač gerai dera su moderniomis ir aplinkai draugiškomis šilumos siurblių sistemomis.
Vietos pasirinkimas montavimui
Modernizuojant esamą šildymo sistemą dažniausiai pasirenkamas lauko montavimo variantas, nes jis leidžia sutaupyti vietos viduje. Statant naują namą šilumos siurblio vietą galima numatyti iš anksto, todėl įrenginį nesudėtinga integruoti ir pastato viduje. Jeigu vietos trūksta tiek kieme, tiek namuose, galima rinktis itin kompaktiškus modelius, kuriems reikia vos apie 0,3 m² ploto. Dėl pažangios oro nukreipimo sistemos tokie įrenginiai gali būti montuojami net mansardoje.
Geoterminiai ir vanduo-vanduo sprendimai
Yra sistemų, naudojančių geoterminę šilumą, šilumą iš oro arba įrenginių, išgaunančių hidroterminę šilumą. Žemės paviršiaus temperatūra giliau už įšalusį sluoksnį žiemą visada būna teigiama - iki 5-10 °C. Šilmai paimti klojamas vamzdinis plastikinis kolektorius arba nuleidžiami dvigubi zondai, kuriuose cirkuliuoja aušinimo skystis, kuris žiemos sąlygomis neužšąla. Specifinė šilumos nuvedimo galia skirtingose dirvose gali svyruoti nuo 8 iki 32 W/m².
Šilumos siurblį vanduo-vanduo, kurio veikimo principas pagrįstas šilumos išgavimu iš požeminio vandens, įrengti gana sudėtinga. Norint įrengti tokį šilumos siurblį, reikia išanalizuoti vandens horizonto gylį, vandens kiekį, kokybę ir švarumą. Jo veikimas šilumos ar šalčio atžvilgiu nepriklauso nuo atmosferos sąlygų ar sezono kaitos.
Taip pat skaitykite: Viskas apie šilumos siurblių paramą
Ekonomika ir efektyvumas
Šilumos siurblių energijos vartojimo efektyvumas yra labai didelis. Energijos konversijos koeficientas siekia 4-6 ir net daugiau. Šilumos siurblys veikia labai ekonomiškai, nes energiją vartoja tik kompresoriaus ir cirkuliacinių siurblių darbui. Už namo šildymą ar vandens pašildymą teks mokėti kelis kartus mažiau nei tuo atveju, jei būtų naudojamas elektrinis katilas ar boileris.
Bet kuris šilumos siurblys veikia efektyviau nei dujinis ar skystu kuru kūrenamas katilas. Tačiau tikrasis sistemos ekonomiškumas priklauso nuo kelių svarbių veiksnių: pastato šiluminė izoliacija ir bendras šilumos poreikis, elektros gamyba naudojant saulės elektrinę arba perkama elektros energija, vidutinė žiemos temperatūra regione, įrangos įsigijimo ir eksploatavimo kaštai, valstybės teikiama finansinė parama.
Dar didesnis efektyvumas pasiekiamas tada, kai oras-vanduo šilumos siurblys derinamas su nuosava saulės elektrine. Tokiu atveju kompresoriaus darbui reikalinga elektra gaminama vietoje, todėl sumažėja energijos sąnaudos ir priklausomybė nuo elektros tinklo. Suderinus efektyvų oras-vanduo šilumos siurblį su fotovoltine sistema ir žaliąja energija galima reikšmingai pagerinti visos šildymo sistemos ekologinį balansą.
Funkcionalumas: šildymas, karštas vanduo ir vėsinimas
Šilumos siurbliai skirti šildymui ir vėsinimui. Papildoma funkcija - šildyti vandenį buitinėms ar pramoninėms reikmėms. Viena sistema gali atlikti kelias funkcijas: šildyti patalpas, ruošti karštą vandenį ir vėsinti namus.
Nors pagrindinė oras-vanduo šilumos siurblio paskirtis yra patalpų šildymas ir karšto vandens ruošimas, šiuolaikiniai įrenginiai gali būti naudojami ir vėsinimui. Tai įmanoma dėl reversinio veikimo principo, leidžiančio pakeisti šaldymo ciklo kryptį vos vienu mygtuko paspaudimu. Veikdamas vėsinimo režimu, šilumos siurblys pašalina šilumą iš patalpų ir perduoda ją į išorę.
Modernūs oras-vanduo šilumos siurbliai taip pat gali veikti ir vėsinimo režimu, tačiau tam reikia specialių vidinių įrenginių - fancoil tipo kondicionierių. Modernūs įrenginiai gali būti naudojami ir vėsinimui.
Tylus veikimas ir eksploataciniai aspektai
Kaip ir dauguma techninių įrenginių, oras-vanduo šilumos siurbliai veikimo metu skleidžia tam tikrą garsą. Vis dėlto modernūs modeliai pasižymi gerokai mažesniu triukšmo lygiu dėl pažangių vibracijos ir garso slopinimo sprendimų. Tiesiogiai prie įrenginio skleidžiamas garsas dažniausiai prilygsta įprastam pokalbiui. Maždaug trijų metrų atstumu triukšmo lygis gali siekti apie 45 dB(A), todėl garsas tampa panašus į tylų šaldytuvo ūžesį.
Norint išvengti nepatogumų, montuojant lauko bloką rekomenduojama išlaikyti tinkamą atstumą nuo kaimyninių sklypų bei miegamųjų kambarių langų. Jeigu įrenginys montuojamas rūsyje ar garaže, verta naudoti specialius vibracijos slopintuvus. Jie sumažina konstrukcijomis perduodamą garsą ir padeda išvengti triukšmo sklidimo į sienas, lubas ar vamzdynus.
Privalumai ir trūkumai
Pagrindiniai privalumai: Šildymui naudojama atsinaujinanti aplinkos energija, todėl sumažinamas poveikis aplinkai. Sistema pasižymi aukštu energiniu efektyvumu ir sunaudoja mažiau energijos nei tradiciniai šildymo būdai. Eksploatacinės išlaidos dažniausiai yra mažesnės, nes pagrindinis šilumos šaltinis yra lauko oras. Lyginant su geoterminiais sprendimais, nereikia sudėtingų žemės kasimo darbų ar gręžinių, todėl sumažėja pradinės investicijos.
Galimi trūkumai: Sistemos efektyvumas priklauso nuo lauko temperatūros. Kuo šaltesnis oras ir kuo aukštesnės temperatūros reikia šildymo sistemai, tuo daugiau energijos sunaudoja šilumos siurblys. Kai kurie modeliai gali skleisti girdimą triukšmą, kuris tankiai apgyvendintose teritorijose gali kelti diskomfortą. Lauko blokui reikalinga papildoma vieta šalia pastato. Pradinė investicija dažnai būna didesnė nei renkantis tradicines iškastiniu kuru kūrenamas šildymo sistemas. Tačiau ilgainiui šios išlaidos gali atsipirkti dėl mažesnių eksploatacinių sąnaudų ir valstybės paramos.
Techniniai ir planavimo aspektai
Teisingi skaičiavimai lemia: sistemos kainą, jos efektyvumą ir patikimumą. Rinkdamiesi jau turite tiksliai žinoti, ar namai bus šildomi radiatoriais, ar įrengta grindinė šildymo sistema. Skirkite monobloko išdėstymą arba komplektą, į kurį įeina lauko ir vidaus blokai. Inverterinis oro šilumos siurblys tiksliai ir ekonomiškai reaguoja į prioritetines šilumos, karšto vandens ar šalčio apkrovas. Tokių sistemų energijos vartojimo efektyvumo koeficientas yra iki 5 ar daugiau, jos gali veikti net esant lauko temperatūrai iki -25 °C.
Šilumos siurbliai - tai naujoviškos sistemos, pasižyminčios sudėtingu montavimu ir pažangiu valdymu. Norint pasiekti maksimalų efektyvumą, labai svarbu tinkamai suplanuoti visą sistemą ir ją profesionaliai sureguliuoti. „Elektrum Lietuva“ komanda pabrėžia, kad geriausia - pasikonsultuoti su specialistais.
Kas yra oras-vanduo šilumos siurblys? Oro-vandens šilumos siurblio paaiškinimas | Kaip veikia šilumos siurblys
Dažnai naudojami modeliai ir rinkos ypatumai
Populiariausi yra du šilumos siurblių tipai: oras-oras ir oras-vanduo. Abu jie dar vadinami aeroterminiais, kadangi šilumą absorbuoja iš oro. Oras-vanduo šilumos siurbliai - vieni iš populiariausių. Kas tai lemia? Pirmiausia, aukštas funkcionalumas - jie šildo ne tik patalpas, bet ir ruošia karštą vandenį, taip pat prie simpatijų prisideda jų efektyvumas, nedidelės elektros sąnaudos bei nesudėtingas montavimas. Ir nors visi šilumos siurbliai yra geras pasirinkimas efektyviam šildymui, juos kai kas skiria. Tai - jų veikimo principas.
| Aspektas | Oras-vanduo | Vanduo-vanduo / Geoterminiai |
|---|---|---|
| Šilumos šaltinis | Lauko oras | Gruntinis vanduo arba žemė |
| Montavimo sudėtingumas | Vidutinis, galima lauko ar vidaus montavimas | Aukštas, reikalingi gręžiniai ar gręžiniai šuliniai |
| Veikimo nepriklausomybė nuo sezono | Mažiau, priklauso nuo lauko temperatūros | Aukšta, pastovi temperatūra ištisus metus |
| Efektyvumas (SCOP / COP) | Aukštas (iki ~5 under optimal conditions) | Labai aukštas |
Šilumos siurblys patikimai veikia net ir esant labai žemai lauko temperatūrai. Šilumos tiekimas ypač efektyvus naudojant šilumos siurblius vanduo-vanduo ir sūrymas-vanduo. Taip yra todėl, kad ištisus metus vyrauja pastovi žemės ir gruntinio vandens temperatūra. Tačiau oras-vanduo šilumos siurbliai veikia ir esant dviženklėms minusinėms temperatūroms.