Atsinaujinantieji šilumos šaltiniai - už ar prieš

 

 

Jei Lietuvoje išgirsite žodį geoterminis - greičiausiai bus kalbama apie šilumos siurblius kaip panacėją nuo kylančių įprastinių šilumos energijos šaltinių kainų. Tačiau negalima geoterminio šilumos šaltinio tapatinti su šilumos siurbliais. Tai akivaizdžiai rodo "Eurostate" atsinaujinančiųjų energijos šaltinių klasifikacija. Pagal ją yra dvi pagrindinės atsinaujinančiųjų energijos šaltinių grupės: gaminantys elektros energiją (hidroelektrinės, įskaitant potvynių, bangų elektrines; vėjo elektrinės; biomasės termofikacinės elektrinės, įskaitant biodujas; saulės fotoelementų elektrinės; geoterminės termofikacinės elektrinės) ir gaminantys šilumą (biomasės, įskaitant biodujas, katilinės; saulės kolektorių sistemos; geoterminės šiluminės jėgainės (išskyrus šilumos siurblius); šilumos siurblių gaminama šiluma). Kaip matyti, geoterminės šiluminės jėgainės ir šilumos siurbliai yra įrašyti atskirai. Tikrosios geoterminės šilumos reikėtų ieškoti gerokai giliau, kilometrų gylyje, o omeny turima grunte, ore, vandenyje sukaupta Saulės energija. 100 metrų gylio gręžinyje tikrosios geoterminės energijos galios rasime tik ~0,1 W/m2! 

~0,1 W/m2!
 
1 pav. Šilumos siurblio šildymo sistema

 

su vertikaliuoju geoterminiu kolektoriumi    

2 pav. Šilumos siurblio sistema su

 

 

 

 gruntinio vandens gręžiniu    ŠILUMOS ŠALTINIAI IR SISTEMŲ RŪŠYS

Šilumos siurblių veikimo principas paprastas: naudojamasi antruoju termodinamikos dėsniu - paprastai šiluma juda iš šiltos vietos į šaltą. Jei norime atvirkščio proceso, teks panaudoti darbo ir energijos iš pašalies. Tai ir daro šilumos siurblys su šaltnešiu: išgarinamas šaltnešis (dažniausiai freonas) - kol kas procese naudojama nemokama gamtos energija, kompresoriumi (čia jau tenka mokėti už eletkrą) suspaudžiami garai, įkaitinami, šilumokaityje esantis šildymo sistemos vanduo sušildamas atšaldo ir sukondensuoja garus į pradinę skystąją būseną - atpalaiduojama pernešta gamtos (Saulės) energija.


Energiją "nešti" lengviau, jei tai daryti reikia "netoli", t.y. kuo mažesnis temperatūrų skirtumas tarp gamtos ir šildymo sistemos, tuo efektyviau veikia sistema. Priklausomai nuo pasitelkiamo šilumos šaltinio skiriamos šios trys šilumos siurblių rūšys.

ORO IR VANDENS ŠILUMOS SIURBLIŲ SISTEMOS


Lauko oras - tai šilumos šaltinis, kurį galima naudoti neribojamai. Šilumos siurblį galima naudoti nuo +30° C iki -20° C temperatūros. Krintant lauko temperatūrai, mažėja šildymo galia, tad dažniausiai šilumos siurbliai eksploatuojami vienenerginiu arba dvivalenčiu būdu, taip siekiant sumažinti reikalingų investicijų dydį. Prietaisus galima statyti lauke (reikia atkreipti dėmesį į triukšmo lygį) arba pastato viduje. Oro ar vandens sistemos su šilumos siurbliais reikalingą energiją paima iš lauko oro. Jos turi daug privalumų: paprasta įrengti; itin mažai sąnaudų suvartojama šilumos šaltiniui prijungti; aukštoje lauko temperatūroje pasiekiami geri efektyvumo rodikliai; nereikia oficialaus leidimo; nekeliami jokie ypatingi reikalavimai sklypo plotui; nereikia samdyti papildomų įmonių (pvz. geologinių įmonių).
Investuoti į oro ir vandens šilumos siurblių sistemas reikia kiek mažiau nei į panašias sistemas su horizontaliais "geoterminiais" kolektoriais. Oro ir vandens šilumos siurbliai žiemą naudoja palyginti šaltą šilumos šaltinį. Dėl šios priežasties šilumos siurblio darbui palaikyti reikia šiek tiek daugiau elektros energijos nei kitokio modelio sistemoms. Nepaisant to, šiuo metu dėl sistemos įrengimo paprastumo Šveicarijoje, pavyzdžiui, beveik 54 % visų šilumos siurblių sistemų yra oro ir vandens šilumos siurblių sistemos, nes jas įrengti paprasta. Tačiau reikia turėti omeny, kad visą sistemą valdyti yra sudėtinga, tad norint pasiekti neblogą bendrą metinį efektyvumo koeficientą ypač svarbūs techniniai gamintojo sprendimai.
Racionalu šilumos šaltiniu naudoti ir iš buitinių ar pramoninių pastatų pašalintą orą. Pasitelkus nuolatinį aukštos temperatūros šilumos šaltinį, šios sistemos gali veikti itin efektyviai. Šilumos siurblys gali būti sumontuotas lauke arba katilinėje.

GRUNTO IR VANDENS ŠILUMOS SIURBLIŲ SISTEMOS


Šilumos siurblio sistema su horizontaliu kolektoriumi. Kolektorius - tai dažniausiai plastikinis (PE-HD) 25,32 40 mm skersmens vamzdelis. Vamzdeliai nutiesiami 0,8 - 1,5 m gylyje 0,5 - 1 m atstumu vienas nuo kito. Žemė turi būti neužstatyta, neuždengta (kad ant jos patektų lietus) ir neizoliuota. Priklausomai nuo žemės drėgmės ir dirvos ypatybių, absorberis šilumos siurbliui gali tiekti apie 25 W/m2 šiluminės energijos. Horizontaliųjų kolektorių įrengimas paprastai kainuoja mažiau nei vertikaliųjų. Vertikalieji kolektoriai dažniausiai montuojami papildomai naudojantis specializuotos gręžimo įmonės paslaugomis. Vertikaliojo kolektoriaus įrengimas individualiam 200 m2 ploto namui šildyti gali kainuoti apytiksliai 15 000 Lt., o horizontalaus kolektoriaus nutiesimas - kone perpus pigiau. Horizontalusis kolektorius veikia kaip uždara sistema, kuriame šilumai pernešti paprastai naudojamas vandeninis glikolio tirpalas.
Horizontaliųjų kolektorių privalumai: veikia ištisus metus (vienvalentė eksploatacija); aukšta šilumos šaltinio temperatūra ištisus metus (apytiksliai nuo -2° C iki +15° C); uždara sistema su neužšąlančiu vandeniniu glikolio tirpalu; paprasta pasitelkti šilumos šaltinį.