„Shutterstock“ nuotr.

Šildymas be ugnies

Šildymas be ugnies

Šildytis kietuoju kuru – malkomis, anglimis – pigiausia, tas tiesa. Bet šykštus, kaip žinome, mooka du kartus. Be to, du kartus per parą tipena į rūsį įmesti krosnin ar katilan malkų, kad vaikams nešaltų nosys. O kur dar smalkės, nemalonus kvapas…  Tad kodėl nepasidairius šiuolaikiškos, ekologiškos šildymo sistemos, į kurią vertėtų investuoti pinigus?

Iš esmės bet kurį būsto šildymo variantą sudaro du elementai. Tai – name įrengta šildymo sistema bei šilumą gaminantis ir ją į sistemą perduodantis generatorius. Pastarasis gali būti ir krosnis, ir saulės kolektorius, ir šilumos siurblys. Bet kurio šilumos siurblio veikimas grindžiamas antruoju termodinamikos dėsniu, kuris teigia, kad karštesnis kūnas šilumą perduoda šaltesniam. Šilumos siurblys iš aplinkos surenka šią šilumą, pakelia ją iki reikiamos temperatūros ir perduoda į pastato šildymo sistemą.

„Shutterstock“ nuotr.

Saulės kolektoriai

Saulės kolektoriai paprastai įrengiami karštam vandeniui ruošti. Jie būna plokštieji ir vakuuminiai. Visų veikimo principas vienodas: saulės spinduliai, krisdami ant kolektoriaus, įkaitina šilumos nešiklį (absorberį), tekantį į tūrinio vandens šildytuvo (boilerio) šilumokaitį. Ten vanduo pašildomas. Skirtumas tas, kad plokščiuosiuose saulės kolektoriuose absorberis yra plokštumoje, vakuuminiuose – aplink visą vidinį kolbos paviršių, o tai padidina jų efektyvumą iki 30 proc., palyginti su plokščiaisiais. Tačiau vakuuminių saulės kolektorių kolbos gali sudužti ar įskilti, taigi dėl menkiausio įtrūkimo kolboje nelieka vakuumo ir ji tampa nebeveiksminga. Dėl to verta apsidrausti renkantis vakuuminius kolektorius, kurių kolbų stiklo storis ne mažesnis kaip 1,6 mm.

Kokio galingumo saulės kolektoriaus jums reikia?

Žinodami savo karšto vandens sunaudojimo poreikius ir temperatūrą, iki kurios reikia sušildyti vandenį, galite nesunkiai apskaičiuoti, kiek saulės energijos per parą turėtų surinkti (ir pateikti šilumokaičiui) jūsų kolektorius.

m3×Δt×1,163 = kWh/per parą,

čia:
m3 – sunaudojamo karšto vandens kiekis per parą;
Δt – šalto ir karšto vandens temperatūrų skirtumas.

Tarkim, per parą jūsų šeima sunaudoja 200 l (0,2 m3) karšto vandens, šalto vandens temperatūra yra 7 ºC, o pašildyti jį reikia iki 55 ºC, taigi 0,2 m3 padauginę iš 48 (55 – 7) ir koeficiento 1,163, gaunate 11,1648 – tiek kWh energijos per parą reikės jūsų poreikiams patenkinti.

Dabar galima apskaičiuoti, kokio ploto kolektoriaus jums reikia šiam kiekiui energijos gauti.

Plokščiųjų saulės kolektorių paros galingumas yra apie 3,5 kWh/m2, vakuuminių – apie 0,45 kWh vienai kolbai. Tad, padaliję savo energijos poreikį (11,1648 kWh) iš kolektoriaus paros našumo, gautumėte, kad jums reikia 3,2 m2 plokščiojo arba 25 kolbų vakuuminio kolektoriaus.

Vidutinė metinė horizontalaus paviršiaus apšvieta Lietuvoje yra apie 980 kWh/m2. Šitokį kiekį energijos turėtų surinkti šimtaprocenčiu efektyvumu veikiantis į pietų pusę orientuotas saulės kolektorius. Tačiau šiuolaikiniai saulės kolektoriai, nelygu gamintojas, veikia 74–85 proc. efektyvumu. O jeigu jie nukreipti į rytus ar vakarus, apšvieta sumažėja 2–3 kartus.

Na, bet imkime idealų atvejį, kai kolektorius atsuktas į pietus ir jo efektyvumas yra 85 proc. Tad iš tiesų gauname 2665,6 kWh nemokamos saulės energijos per metus. Žinodami kolektoriaus ilgaamžiškumą (sistema veiksminga gali išlikti iki 20 metų), galite nesunkiai apskaičiuoti, per kiek laiko investicija jums atsipirks.

Anetos Vaitkienės nuotr.

Rinkdamiesi saulės kolektorių, užduokite sau kelis klausimus:

Kuo šildomas pastatas? Su kietojo kuro katilu geriausiai dera plokštieji saulės kolektoriai, nes jie 80 proc. per metus surenkamos šilumos energijos gauna vasaros metu, kai kietojo kuro katilas nenaudojamas arba naudojamas mažai. Ant elektra, dujomis, skystuoju kuru ar termofikaciniu šildymu šildomo namo galima įrengti vakuuminį kolektorių, šitaip sumažinant karšto vandens ruošimo išlaidas.

Kuria pasaulio kryptimi atsuktas stogas? Saulės kolektoriai paprastai įrengiami būtent ant stogo, nes ten mažiausia rizika juos pažeisti. Jei yra galimybė nukreipti kolektorių į pietus arba pietvakarius, naudingesnis bus plokščiasis. Rytų ar vakarų pusėje efektyvesnis – vakuuminis. Taip yra todėl, kad tokiame saulės kolektoriuje absorberis iš vidaus visą kolbą būna padengęs 180º kampu, o plokščiasis saulės kolektorius geriau sugeria spindulius, kai jie krinta kuo statesniu kampu. Dėl šios priežasties svarbu plokščiąjį kolektorių įrengti pakreiptą reikiamu kampu, skirtu sugerti kuo daugiau saulės spindulių, krintančių kuo statesniu kampu.

Koks namo karšto vandens suvartojimas?

  • Kai didžiausias karšto vandens kiekis suvartojamas šiltuoju metų laiku (pvz., vasarnamyje), labiausiai verta įsirengti plokščiąjį kolektorių, nes jis efektyvesnis vasarą.
  • Kai karšto vandens suvartojimas tolygus ištisus metus – verta pasirinkti vakuuminį kolektorių, kurio efektyvumas tolygesnis.
  • Jei karštas vanduo naudojamas tik šaltuoju metų laiku, o vasarą jo poreikis minimalus (pvz., mokykloje ar darželyje), saulės kolektoriaus įrengti nevertėtų, mat sistema gali perkaisti. Tokiu atveju geriau rinktis šilumos siurblį „oras–vanduo“.

„Mitsubishi electrics“ schema

Šilumos isurblys „oras–vanduo“

Karštam vandeniui ruošti naudojami šilumos siurbliai gali būti įrengiami ir patalpoje, ir pastato išorėje. Jie įkaitina vandenį bet kokiu sezonu ir nepaisant, kiek yra saulės. Tačiau tokio šilumos siurblio efektyvumas mažėja vėstant orui, mat didėja energijos, sunaudojamos vandeniui prišildyti iki reikiamos temperatūros, kiekis.

Šilumos siurbliai „oras–vanduo“ gali imti orą iš patalpos ir, atvėsinę jį, išleisti atgal į patalpą arba į lauką. Panaudodami paimto oro šilumą, per parą jie paruošia 0,5–0,7 m3 karšto vandens maždaug keturis kartus pigiau nei elektrinis tenas. Orą jie gali imti ir iš lauko, tačiau veiks tik esant ne žemesnei kaip minus 5 ºC temperatūrai.

Jei šio tipo šilumos siurbliai skirti ne tik karštam vandeniui ruošti, bet ir patalpoms šildyti, tai jie gali efektyviai veikti oro temperatūrai lauke nukritus iki minus 20 ºC. Kuo šaltesnis aplinkos oras, tuo mažesniu efektyvumu veikia šilumos siurblys, tačiau, gamintojams nuolat tobulinant vidinių šilumokaičių ir inverterinių plokščių technologijas, COP koeficientas išlieka ne mažesnis kaip 2 – tai reiškia, kad bet kuriuo atveju prietaisas pagamina šildymo energijos dukart daugiau nei sunaudoja pats. Per didelius šalčius, kai šilumos siurblio efektyvumas sumažėjęs, reikiamai vandens temperatūrai palaikyti gali prireikti pasinaudoti elektriniu tenu.

COP – šilumos siurblio naudingumo koeficientas (angl. coefficient of performance). Tai – dydis, parodantis prietaiso sukuriamos šilumos energijos ir suvartojamos elektros energijos santykį. Pvz., jei COP lygus 3, tai, sunaudodamas 1 kWh elektros energijos, šilumos siurblys pagamina 3 kWh šilumos energijos.

„Shutterstock“ nuotr.

Geoterminis šilumos siurblys

Nelygu sklypo dydis, grunto pobūdis, apšviestumas, skirtinguose pastatuose gali būti naudingiau įrengti skirtingo veikimo pobūdžio šilumos kolektorius: horizontalų „žemė–vanduo“, vertikalų „žemė–vanduo“ arba horizontalų „vanduo–vanduo“.

Horizontalus šilumos kolektorius „žemė–vanduo“ įkasamas sklype žemiau įšalo ribos (1,5–2 m gylyje). Vamzdžiai išvedžiojami 1 m atstumu vienas nuo kito, tad tam reikia gana didelio sklypo. Vidutiniam maždaug 150 kv. m ploto namui apšildyti ir karštam vandeniui paruošti, atsižvelgiant į tokio vandens suvartojimo poreikį, drėgname priemolingame sklype šilumos kolektorius užims 3,4–4 arus žemės. Be to, žiemą toks kolektorius nelabai efektyvus, mat jis tiesiogiai priklauso nuo saulės spindulių, įšildančių gruntą, o žiemą jo gylyje grunto temperatūra artima nuliui. Nors šio tipo kolektorius palyginti pigus, elektros energijos per metus jis sunaudos maždaug 10 proc. daugiau nei vertikalusis būtent dėl būtinybės papildomai pašildyti vandenį.

Vertikalusis šilumos kolektorius „žemė–vanduo“ iš tiesų yra vienintelis tikras geoterminis kolektorius, mat visiškai nepriklauso nuo saulės šviesos. Šiluma surenkama iš 60–100 m gylio gręžinio. Į gręžinį suleisti vamzdžiai su šilumnešiu, kuris cirkuliuodamas perneša šilumą iš grunto į šilumos siurblį. Gilesniuose grunto sluoksniuose temperatūra gana pastovi – apie 10 ºC, tad ir tiekiamos šilumos kiekis visus metus išliks toks pat. Tiesa, investuoti į gręžinį teks nemažai.

Horizontalusis šilumos kolektorius „vanduo–vanduo“ rengiamas, kai netoli namo yra pakankamai didelis atviro vandens telkinys – ežeras ar tvenkinys. Kolektorius jame tiesiog paskandinamas. Vanduo – puikus saulės energijos akumuliatorius, tokia kolektoriaus sistema palyginti nebrangi ir naši. Gaila, pakankamai didelį vandens telkinį turi ne visi.

„Vilpra“ nuotr.

Specialisto komentaras

Simonas Sabeckas

UAB „Vilpra“ atsinaujinančiosios energijos projektų vadovas

„Lietuvos įstatymų bazėje dėl viešųjų vandens telkinių panaudojimo yra visiškas chaosas. Nėra reglamento, numatančio šilumos kolektorių skandinimą į viešuosius vandens telkinius. O jei toks reglamentas kažkur ir yra, tai toks įslaptintas, kad niekas jo nei matė, nei girdėjo, nei žino apie jį. Leidimo naudoti valstybei priklausantį ežerą jums niekas neišduos, nes nėra teisinio pagrindo. Tačiau ir bausti už savavališką kolektoriaus įrengimą įstatyminio pagrindo taip pat nėra.“

Hibridinės sistemos

Alternatyviosios šildymo ir karšto vandens ruošimo sistemos yra ekologiškos, pagrįstos atsinaujinančiaisiais gamtos šaltiniais, tačiau dažniausiai jas verta įrengti derinant su kuria nors kita kuro sistema – elektriniu tenu, granulių katilu ir pan. Alternatyviosios šildymo sistemos apčiuopiamai sumažina šildymo sąnaudas, palyginti su atveju, kai šildoma vien elektra, skystuoju kuru, dujomis ar kitu būdu.

Jei turite dujų įvadą, tai verta įsirengti hibridinį šilumos siurblį, kuriame vietoj elektrinio teno įrengtas dujinis arba dyzelinis degiklis. Tokiu atveju, aplinkos (oro, vandens ar žemės), iš kurios kolektorius surenka šilumą, temperatūrai nukritus žemiau ribos, kai šilumos siurblys dar išlieka pakankamai efektyvus, automatika vandeniui šildyti įjungtų dujinį degiklį. Gamintojo numatyta, kad toks perjungimas įvyktų, kai aplinkos temperatūra nukrinta iki +2 ºC. Tačiau pagal gamintojo pateiktus duomenis galima apsiskaičiuoti, kokiai aplinkos temperatūrai esant šilumos siurblio COP koeficientas sumažėja tiek, kad dujomis šildyti apsimokėtų, ir pakeisti temperatūros ribos nustatymą iki, tarkim, –17 ºC. Šitaip dujomis šildysitės savaitę kitą per metus, o visą likusį laiką – nemokama atsinaujinančiąja energija.

Nepagailėkite pinigų projektui

Pagunda sutaupyti pinigų neužsakant projekto didelė, bet geriau jai atsispirti. Ne vieną projektą parengę ir sėkmingai įgyvendinę specialistai gali pastebėti ir apskaičiuoti smulkius niuansus, kuriuos patys savininkai gali būti praleidę. Jie tiksliai nustatys namo karšto vandens sunaudojimo poreikį, pagal sklypo išdėstymą ir apšviestumą pritaikys geriausią šilumos kolektoriaus išdėstymo būdą. Grunto tyrimai paprastai būna daromi statant namą, tad jei bus nuspręsta gręžti gręžinį vertikaliajam kolektoriui, pakartotinių tyrimų daryti nebūtina. Net jei sklypo tyrimai nebuvo daryti, gręžėjai visada turi regiono bandymų duomenis ir gali jais remtis.

Jei nuspręsta šilumą rinkti iš vandens telkinio, būtina kruopščiai įvertinti jo gylį ir vandens temperatūrą. Projektuotojas nustatys, ar ežeras pajėgus šilumos siurbliui teikti reikiamą vandens kiekį. Juk, norint paimti iš vandens 3º šilumos, į siurblį per valandą turi patekti apie 3,5 m3 vandens, o tai – nemenka srovė.

Kiekvienas alternatyvaus šildymo projektas labai individualus ir priklauso nuo daugybės veiksnių. Tam visada reikia dviejų priešingų polių suderinimo. Jei šilumos kolektoriaus plotas didesnis, nei reikia, dalis išlaidų sistemai įrengti bus nuėjusios vėjais. Jei pataupyta ir kolektorius įrengtas šiek tiek mažesnis (tarkim, vietoj 100 m gręžinio išgręžta 60 m) – surinkta šiluma nespės pakankamu greičiu atsinaujinti, grįžti į gruntą ar vandenį, tad šis ilgainiui atvės. Iš vėsesnės aplinkos paimama mažiau šilumos, prireikia daugiau energijos papildomam prišildymui, taigi per kelerius metus šildymo sistema praranda efektyvumą ir nustoja būti ekonomiška. O kur dar žala ekologinei sistemai: peršalusioje žemėje neaugs medžiai ir krūmai, o vėsiame vandenyje vangiai gyvens žuvys. Pagrindinis projektuotojo uždavinys ir yra surasti tą aukso viduriuką, kai idealiai dera ekonominė nauda ir šildymo efektyvumas.

Specialisto komentaras

Simonas Sabeckas

UAB „Vilpra“ atsinaujinančiosios energijos projektų vadovas

Kuo daugiau pastate suvartojama karšto vandens, tuo greičiau atsiperka investicija į alternatyvųjį šildymą. Tarkim, nemažai karšto vandens sunaudojančiam viešbučiui ji atsipirktų maždaug per trejus metus.

Kalbant apie investicijas į patalpų šildymą, atsipirkimo sparta tiesiogiai priklauso ir nuo pastato ploto bei jo šilumos nuostolių. Seni, nerenovuoti pastatai į aplinką išspinduliuoja daug šilumos (70–90 W/m2), tad, jų „neapvilkus kailiniais“, beveik nieko nebus sutaupyta. O investavus į fasado šiltinimą, reikės investuoti ir į ventiliaciją. Kur dar radiatorių keitimas… Šitaip atsinaujinančiosios energijos šildymo įrangos atsipirkimo laikas gerokai pailgėja ir tampa sunkiai prognozuojamas.

Kuo pastatas naujesnis, kuo mažiau šilumos išspinduliuoja į išorę, kuo geriau įrengta jo šildymo sistema, tuo labiau verta investuoti į jo šildymą atsinaujinančiosios energijos sistemomis. Idealiausias variantas – vadinamasis pasyvusis namas su grindiniu šildymu ir nemažu karšto vandens sunaudojimu.

Asmeniškai man labiausiai prie širdies šilumos siurbliai „oras–vanduo“, mat juos laikau idealiais iki 200 m2 ploto namui. Šiame plote dažniausiai gyvena tokį karšto vandens poreikį turinčios šeimos, kad siurbliui pakanka galios jį aprūpinti, papildomo prišildymo elektra reikia labai retai, o įrengimo investicija gana nedidelė. Ypač efektyviai tokie siurbliai veikia esant nuo +15 ºC iki –10 ºC temperatūrai, o Lietuvoje tokio intervalo temperatūra dažniausia. Šildymo išlaidos 30 proc. mažesnės nei, tarkim, šildantis dujomis ir maždaug prilygsta šildymui granulėmis. Pavyzdžiui, kietojo kuro šilumos kaina yra apie 0,07 Lt/kWh, o granulinio šildymo, kaip ir „oras–vanduo“, – apie 0,12 Lt/kWh, tačiau nereikia ruošti ir laikyti malkų, rūpintis dažnomis įkrovomis, išnešti pelenų, katilinėje nėra blogo kvapo. Tiesą sakant, šilumos siurbliui net ir katilinės nereikia.

Komentarai

  • Daug kas giria geoterminį šildymą, tuo pačiu ir įdomu kokia geoterminis sildymas kaina ?

  • Aš kiek skaičiavau, man atrodo optimaliausias variantas būtų pasirinktas oras vanduo sildymas , nes pigesnis, didesnei daliai prieinamas sistemos įrengimas.

  • Manau tiek oras-oras tiek oras-vanduo katilai yra tikrai ekonomiški, tik esant dideliam minusui lauke geriau oras-oras. Šiaip manau grindinis šildymas pasirinkus vieną ar kitą šildymo sistemą yra tikrai geras sprendimas ir interjero įrengimo klausimais ir komfortui

Rodyti visus komentarus (3)

Jūsų komentaras

Daugiau leidinio naujienų