Kylant energijos šaltinių kainoms, šildymo išlaidų mažinimas individualiuose ir gamybiniuose pastatuose tampa prioritetiniu uždaviniu. Projektuojamos atitvarinės konstrukcijos su mažais šilumos nuostoliais, naudojami sandarūs langai, instaliuojamos modernios šildymo sistemos.

Pradėjo plisti vadinamieji pasyvieji namai, pasižymintys mažais šilumos nuostoliais. Namas lyg termosas saugo sukauptą ir pagamintą šilumą. Tokiuose namuose iškyla kita problema – patalpų ventiliacija. Būtina pašalinti perteklinę drėgmę ir tiekti švarų aplinkos orą, o vasaros metu net ir aušinti patalpas. Jei įdiegti tradiciniai sprendimai, prarandama didelė dalis sukauptos šilumos, sunaudojama daug energijos orui kondicionuoti. Viena iš priemonių šiai problemai spręsti gali būti grunto kolektoriai.

Veikimo principas

Tokie kolektoriai veikia taip pat, kaip grunto kolektoriai su šilumos siurbliais, t. y. naudoja žemės šilumą. Žemiau įšalo zonos grunto temperatūra gana stabili -5–9 oC. Dviejų metrų gylyje sumontuotu ortakiu pratekantis oras pašildomas nuo - 15–20 iki 2–3 oC. Žiemą pašildytas ventiliuojamas oras gali būti tiekiamas tiesiai į šildomas patalpas, jei palaikoma žema temperatūra (sandėlis, garažas, dirbtuvės).

Aukštesnėms temperatūroms pasiekti kolektoriuje pašildytas oras nukreipiamas į kaloriferį arba šilumos siurblį, židinio oro pašildymo sistemą. Vasarą toks kolektorius atliks aušintuvo vaidmenį – tiekiamas į patalpas oras atvėsinamas iki 8–10 oC. Tokiu atveju turime oro kondicio­navimo sistemą, kurioje energija naudojama tik oro cirkuliacijai palaikyti.

Sistemos pasirinkimo kriterijai

Kolektoriaus tipą ir konstrukciją reikėtų pasirinkti, priklausomai nuo sklypo ploto, statinių išdėstymo, reikiamo ventiliuoti oro kiekio ir grunto savybių. Individualiam namui šildyti ir ventiliuoti reikalingas oro debitas nuo 100 iki 350 m3/val., o jam užtikrinti su nedideliais aerodinaminiais nuostoliais tiks DN 200 diametro vamzdžiai.

Parinkti medžiagas nėra paprasta. Kad oras gerai įšiltų, ortakiams naudojamos medžiagos turi būti laidžios šilumai, atsparios mechaniniam poveikiui, tačiau su glotniu vidiniu paviršiumi. Panaudotas plastikas turi lengvai plautis, neišskirti kvapų ir lakiųjų medžiagų, būti nelaidus vandeniui. Įprasti PVC vamzdžiai, paprastai naudojami nuotekų sistemose, šiam tikslui mažai tinka dėl mažo šilumos laidumo. Be to, jungčių movos neužtikrina reikiamo sandarumo.

Negalima naudoti pūsto ir porėto plastiko vamzdžių. Dėl mažo šilumos laidumo (0,04–0,06 W/m2K) jie izoliuos oro srautą nuo grunto ir kolektorius beveik neveiks. Tinkamiausi yra PP plastikiniai vamzdžiai, kurių šilumos laidumo koeficientas du kartus didesnis (0,2–0,29 W/m2K) negu PVC vamzdžių.

Dideli reikalavimai keliami sistemos hermetiškumui. Ypač tai svarbu esant aukštam gruntinių vandenų lygiui. Per mažiausius jungčių nesandarumus į kolektorių patenka užteršti gruntiniai vandenys, kurie garų pavidalu pernešami į patalpas. Kolektoriaus vamzdyną ir jungtis veikia plastiniai grunto poslinkiai. Todėl, sumontavus vamzdžius, sandarumas tikrinamas, esant 1,0–2,0 barų slėgiui sistemoje. Minėtus reikalavimus geriausiai tenkina Awadukt Thermo (REHAU) sistemos vamzdynai su specialiomis sandarinimo movomis.

Kolektorių tipai

Pats paprasčiausias yra žiedinis kolektorius, klojamas aplink pastatą. Suminis kolektoriaus ilgis standartiniam individualiam gyvenamajam namui yra 60–80 metrų DN 200 vamzdžio. Pastatuose be rūsio kolektorius klojamas 1–1,5 m atstumu nuo pamatų.

Naujai statomuose pastatuose rūsio pamatus rekomenduojama šiltinti arba kolektorių kloti toliau nuo pamatų. Vieno bėginio metro kolektoriaus šiluminė galia, priklausomai nuo oro debito ir grunto savybių, yra nuo 8 iki 30 W. Jeigu reikalingas 300–500 m3/val. debitas, reikės naudoti didesnio DN 250 skersmens vamzdžius.

Renkantis ortakių diametrą, būtina atkreipti dėmesį, kad oro srauto greitis vamzdyne neviršytų 3 m/s, o aerodinaminis pasipriešinimas 50–60 Pa. Šio tipo kolektoriai užima nedidelį plotą, yra paprasti, tačiau nėra labai efektyvūs didesniems debitams ir galioms. Dideliems objektams kondicionuoti naudojami arfinio tipo kolektoriai.

Priklausomai nuo reikiamos galios, lygiagrečių vamzdžių diametras parenkamas nuo 200 iki 315 mm, o surenkamoji atkarpa – net iki 1 200 mm diametro. Jos diametras turi būti pakankamai didelis, kad maksimaliai sulėtintų oro srauto greitį. Priešingu atveju srauto tekėjimo greitis lygiagrečiuose kanaluose bus labai netolygus ir kolektorius mažai efektyvus.

Aerodinaminiams nuostoliams sumažinti patartina naudoti 45o alkūnes. Tokie kolektoriai gali būti montuojami po gamybiniais pastatais. Pagrindinis arfinio kolektoriaus trūkumas – didelis jungčių skaičius ir sudėtinga konstrukcija. Jeigu patalpose numatomos didelės grindų apkrovos, reikalingas specialus grunto paruošimas, kad būtų išvengta kolektoriaus kanalų deformacijų ir pažeidimų. Mažuose sklypuose galima montuoti gyvatuko tipo kolektorių. Jis užima palyginti mažą plotą, bet jame dideli slėgio nuostoliai.

Grunto kolektorius ypač efektyvu naudoti statiniuose su orinio šildymo sistemomis. Integravimo į jau esamą šildymo sistemą sąnaudos nedidelės, o naudojant grunto kolektorius galima sutaupyti iki 40–50 proc. energijos šildymui ir oro kondicionavimui. Tokią sistemą galima pritaikyti paukštynuose, fermose. Be energijos taupymo, užtikrinamas optimalus mikroklimatas ne tik žiemą, bet ir vasarą.

Kondensato šalinimo būdai

Aušinant paduodamą į kolektorių drėg­ną orą, vamzdyne kaupiasi kondensatas. Jam pašalinti žiediniame kolektoriuje įrengiami 1–2 surinkimo šulinėliai ir juos jungiantis vamzdynas.

Arfinio tipo kolektoriuose kondensato šalinimo sistema daug sudėtingesnė. Susidarius kondensatui, ant vamzdžių paviršių atsiranda pelėsių, grybelių, bakterijų. Dėl to būtina periodiškai plauti ir dezinfekuoti kolektorių. Vamzdžiuose su antibakterine danga pelėsių, grybelių ir bakterijų kaupiasi mažiau.

Gamybos proceso metu vamzdžio vidiniame paviršiuje įterpiamos mikroskopinės sidabro dalelės. Analogiška technologija taikoma buitinėje ir medicininėje technikoje. Sidabras pasižymi antiseptinėmis savybėmis ir kelis kartus sumažina pelėsių ir bakterijų kaupimąsi. Siekiant apsaugoti kolektorių ir patalpas nuo užteršimo dulkėmis, įsiurbimo angoje montuojamas kietųjų dalelių filtras.