23 10 24 Mano ukio prenumerata 2024 23 04 15 Gauti naujienas mobili žurnalas
Mano Ūkis 2019/07
Šilumos siurblys ar saulės kolektorius?
  • Dr. Rimvydas AMBRULEVIČIUS
  • Mano ūkis

Saulės ir vėjo energija Lietuvos klimato zonoje nėra pastovi. Lietingomis vasaros dienomis karštam vandeniui ruošti jos nepakanka, todėl tenka naudoti elektros energiją. Kokią alternatyvą pasirinkti, kad naudodami saulės energiją mažiau priklausytume nuo gamtos kaprizų? Ar gali šiuo metu ypač aktyviai reklamuojami šilumos siurbliai „oras-vanduo“ tapti saulės kolektorių sistemos alternatyva ruošiant šiltą vandenį?

Nė vienas šių variantų neturi tokių trūkumų, kad vertėtų atsisakyti jų įsirengimo sodyboje arba poilsiavietėje. Įrenginių konstrukcijos yra patikrintos eksploatuojant ir plačiai taikomos. Skiriasi tik technologijos, įrengimo kaštai ir atsipirkimo laikas.

Palyginimui paanalizuokime tipinius sistemų variantus pagal tokius parametrus:

  • karšto vandens poreikis apie 200 l per parą (4–5 asmenų šeimai);
  • paruošto vandens temperatūra 50–60 °C;
  • saulės kolektorių sistema arba šilumos siurblys bus naudojami vasaros metu ir pereinamuoju laikotarpiu;
  • vidutinis šilumos siurblio efektyvumo koeficientas šiuo laiku 3;
  • esant nepalankioms aplinkos sąlygoms, vandeniui šildyti bus naudojama elektros energija;
  • šaltuoju metų laiku karštas vanduo bus ruošiamas esamu skysto arba kieto kuro katilu (naudojamas bivalentis arba 2 kontūrų šildytuvas).

Lyginti pasirinkta dviejų standartinių plokščių saulės kolektorių sistema ir šilumos siurblys BASIC 200L. Abiejų variantų vandens šildytuvų talpa 200 litrų ir tokios pat galios elektriniai šildytuvai. Kaštų palyginimą pateikiame lentelėse. Patys mažiausi vandens paruošimo kaštai bus saulės kolektorių sistemai, nes sunaudojama mažiausiai elektros energijos sistemai veikti.

Kitokia situacija su sistemos įrengimo ir eksploatavimo kaštais. Matome, kuris variantas pigiausias jį perkant, bet 15 metų eksploatavimo kaštai patys didžiausi. Įdomiausia tai, kad sistemos su šilumos siurbliu kaina mažesnė nei saulės kolektorių sistemos, bet eksploataciniai kaštai (servisas ir elektros energijos kaina), palyginti su saulės kolektorių sistema, didesni. Vertinant 15 m. laikotarpiui, saulės kolektorių sistema – pats ekonomiškiausias variantas, nors investicijos kaina ir didžiausia. Reikia pastebėti, kad visi projektai, susiję su atsinaujinančių energijos šaltinių naudojimu, yra brangesni, palyginti su iškastinių kuro rūšių panaudojimu. Tad patrauklumui didinti taikomi įvairūs paramos būdai. Be paramos, investicijų atsipirkimo kaštai bus dešimt ir daugiau metų. Saulės kolektorių sistemos įrengimo kaštus galima sumažinti patiems atliekant montavimo darbus, bet neatsisakant cirkuliacinio siurblio modulio su debitmačiu ar pasirenkant patį pigiausią valdiklį be siurblio našumo reguliavimo.

Sistemų naudojimo ypatumai

Pasirinkimą dar lemia ir variantų panaudojimo ypatumai. Variantas su šilumos siurbliu lankstesnis – kada reikia ruošti karštą vandenį, tada ir jungiamas šilumos siurblys. Su saulės kolektoriais taip nėra. Reikia suvartoti visą paruoštą vandenį, nes, saulėtą dieną neišnaudojus sukaupto karšto vandens, sistema gali perkaisti ir išsihermetizuoti, o antifrizas ištekėti į drenažą. Tada teks iš naujo pildyti sistemą. Kad taip neatsitiktų, reikia numatyti apsaugas. Paprasčiausias variantas – montuoti apsauginį termovožtuvą, kuris pasiekus ribinę temperatūrą išleis karštą vandenį į drenažą arba buferinę talpą. Galimas variantas – naudoti drenažinę cirkuliacinę sistemą. Joje yra du kontūrai: pirmas – saulės kolektoriai, šilumokaitis ir drenažinė talpa, o antras – šilumokaitis ir akumuliacinė talpa. Sustabdžius pirmo kontūro siurblį, kai sistema perkaista, visas antifrizas suteka į drenažinę talpą ir kolektorius lieka be šilumnešio, bet sistemos hermetiškumas nepažeidžiamas.

Kitas variantas – saulės kolektoriais gaunamą šilumą naudoti grunto kolektoriaus (jei toks sumontuotas sodyboje) aktyviai zonai ar baseino vandeniui šildyti. Tiems atvejams, kai šilto vandens poreikis mažas, o naudojimas nepastovus ir tik vasaros laikotarpiu, elektrinis šildymas pats optimaliausias. Šilumos siurblio darbas efektyvus tik esant teigiamoms aplinkos temperatūroms. Esant nuo -5 iki -10 °C aplinkos temperatūrai, valdymo sistemoje numatytas įjungimo blokavimas.

Sistemai valdyti naudojant reguliatorių su ,,atostogų“ funkcija, galima užprogramuoti sistemos aušinimą nakties metu – įjungiamas cirkuliacinis siurblys ataušins sukauptą talpoje vandenį. Šis variantas gali būti taikomas tik sistemoms su plokščiais kolektoriais.

Patalpų šildymas šilumos siurbliais

O kokios perspektyvos naudoti šilumos siurblius ,,oras-vanduo“ patalpoms šildyti? Dabar juk skatinama galimai daugiau naudoti atsinaujinančius energijos išteklius. Toks šilumos siurblys naudoja aplinkos oro šilumą ir elektros energiją. Nors jis mažiau teršia aplinką negu biomasės katilai, bet CO2 emisijos išlieka. Jos perkeliamos į elektrinių zoną. Iš teigiamų savybių reikia paminėti palyginti mažus šilumos siurblio diegimo kaštus, nors pati šildymo sistema yra gerokai brangesnė (reikalingi didesnio paviršiaus radiatoriai), be to, ji būtinai turi būti žemos temperatūros (ne didesnė kaip 35 °C), kad būtų užtikrintas maksimalus naudingumo koeficientas (COP). Tam naudojamos šildomos grindys arba sienos.

Mažose patalpose teks naudoti tik šildomas sienas, nes grindų plotas per mažas pakankamam šildymui. Kaip jau minėta anksčiau, šio tipo šilumos siurblys šaltuoju periodu, kai temperatūros neigiamos (nuo -5 iki -10 °C), vienas nesugebės patenkinti šildymui reikiamos galios. Sistemos su šilumos siurbliu naudingumo koeficientas sumažėja iki 1,4–1,6. Tai lemia ir šildymo sistemoje naudojami cirkuliaciniai siurbliai bei kaitinimo elementai, naudojantys elektros energiją. Šiuo laikotarpiu teks naudoti papildomą šildymą elektra, jei norima turėti mažiausių įrangos eksploatavimo kaštų sistemą, nereikalaujančią priežiūros. Variantas naudoti orinį patalpų šildymą galimas, bet tokią sistemą įmanoma įrengti su mažesnėmis investicijomis tik naujai statomame name, kai projekte numatytos ortakių montavimo galimybės.

Kitas svarbus momentas – kiek cirkuliacinių kontūrų numatyta šildymo sistemoje. Jei jų keletas ir su atskirais cirkuliaciniais siurbliais, tai optimaliam darbui užtikrinti būtina įrengti akumuliacinę talpyklą. Joje sukaupta šiluma naudojama atitirpinant šilumokaitį, stabilizuoja šilumos siurblio darbo režimą, leidžia naudoti naktinio tarifo elektros energiją. Iš dalies šią funkciją gali atlikti šildomos grindys, akumuliuojančios šilumą. Bet, norint valdyti sistemą su keliais cirkuliaciniais kontūrais, reikia sumontuoti specialią hidraulinę srautų sankabą ir daugiakanalį valdiklį.

Tad galima daryti išvadą, kad šilumos siurblys geriausiai tiks namams su mažais šilumos nuostoliais ir su tinkamai suprojektuota šildymo ir vėdinimo sistema. Renovuojant pastatus ne visada yra galimybė įrengti žemos temperatūros šildymo sistemą arba jos įrengimo kaštai bus dideli.